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    [分享]设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽 [复制链接]

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    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-10
    1.简介 W8]lBh5~:  
     yV"ZRrjO'Z  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 *cEob b  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 f"St&q>[s  
    FXs*vg`  
    2．模拟任务 9ksE>[7  
    '{(UW.Awo  
    D_x +:1(  
    DOE： ;s52{>&F]  
    相位型衍射 ~ {Mn{  
    光束整形器 N&M~0iw  
    直径：2mmx2mm ?2oHZ%G  
    形状：圆形 .B\5OI,]  
    相位级次：16     K3=3~uY  
    _vZ"4L+Iw+  
    Hbpqyl%O>  
    3.建模任务：入射光场 v.]Q$q^  
    0$-xw  
    W>O~-2  
    高斯准直激光光束的光束参数 ,13Lq-  
    N"3b{Qi o  
    • 波长：632.8nm >Bgw}PI  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm J2^'Xj_V  
    3}/&w\$  
    tQylT0'[+o  
     0D&t!$Ibf  
    4.建模任务：期望输出光场 g]c6& Y,#  
    qv@$ZLR  
    rp0ZvEX  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: lg b?)=  
    d.P\fPSD  
    • FWHM-直径：0.5mm Rb{U+/gq  
    • 边缘宽度：50um O/<K!;(@?  
    • 效率：>95% *q1%IJ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB V#`fs|e;y  
    • 杂散光：<5% }5 (Ho$S(  
    Q^#;WASi  
     8:/e GM  
    ph-ATJ"  
    5.设计方案 ETXZ?\<a5  
    #/Eb*2C`b  
    dS<C@(  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 V7Mh-]  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 /<]{KI  
    m`FN IY  
     0gfA#|'  
     zNIsf "  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 u,w:SM@*(  
     LH@j8YB5u  
    >b]S3[Q(  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 wy}k1E'M  
    • 用户必须输入所需的信息 x*Y@Q?`>5W  
    - 入射场 4'LB7}WG  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） )-`;1ca)s  
    - 系统参数 HdPoO;  
    - 制造条件 N+y&,N,  
    m2v'WY5u  
     `IY/9'vT  
    l!g]a2x*  
    7.设计过程 ~R@Nd~L  
    [NTtz <i@  
    6%VV,$p  
    6MxKl D7kl  
    r!{LLc}>  
    `2PLWo  
    x4/M}%h!;B  
    设计和优化过程由两步完成： Y>&Ew*Y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 m:/ wG& !  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ,Uy|5zv  
     2[ r^M'J  
    8.系统模拟 91xB9k1zO  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 xQp|;oW;z  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 h`H,a7  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 C|o`k9I#  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 /0eYMG+K=  
    J:kmqk!  
     @, Wvvh  
    T0]*{k(FR  
    9. 初始几何光学设计的结果 s$a09x  
    !eUDi(   
    MG{YrX)oi  
    "^1L'4'S  
    pm9%%M$  
    感兴趣的优化函数 V}zEK0n(6  
    • 效率满足（>95%） jr3ti>,xV  
    • 信噪比不满足（<30db） &c*^VL\  
    • 杂散光不满足（>5% V,[d66H=N  
     _BDK`D  
    D11F.McM  
    5Fz.Y}  
    2^^=iU=!<|  
    10. 后续IFTA优化后的结果 (k|_J42[  
           <Engi!  
    %zO h  
    bN3#{l-`  
     r]0 lo-  
    nYJTKU  
    感兴趣的优化函数 7k(Kq5w.  
    • 效率满足（>95%） O/!bG~\Y  
    • 信噪比满足（<30db） fhCc! \  
    • 杂散光满足（<5%） /AQMFx4-5  
    :hI@AA>g  
    11.总结 LvEnXS  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 B)QHM+[= F  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 %/rMg"f:  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 {b@KYR9K  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 {N#KkYH{"  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 -<_Ww\%8M  
    k`x=D5s\  
     z-c}NdW  
    QQ：2987619807 E(i[o?  
     
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