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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-10
    1.简介 ~wDXjn"U&  
     Vr},+Rj  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 _dm0*T ?  
    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。 =Mx"+/Yo*  
    i=#`7pt%'a  
    2．模拟任务  J| N 6r  
    s0' haU  
    @[J6JT*E  
    DOE： VP A+/5TW  
    相位型衍射 ~QbHp|g  
    光束整形器 qhY+<S9  
    直径：2mmx2mm V#w$|2  
    形状：圆形 +4%~.,<_to  
    相位级次：16     {C 5:as  
    7.Y;nem:(  
    |,,#DSe  
    3.建模任务：入射光场 #<)[{+f[t  
    O z0-cM8t  
    k3$'K}=d  
    高斯准直激光光束的光束参数 "a[;{s{{.  
    iXm&\.%  
    • 波长：632.8nm O6Py  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm jz<}9Kze  
    r[V%DU$dj  
    @}4>:\es  
     ~Yd[&vpQ  
    4.建模任务：期望输出光场 XDCm  
    )r46I$]>  
    I]eeV+U8W  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: E'\gd7t ;  
    Fl.?*KBz  
    • FWHM-直径：0.5mm !d()'N  
    • 边缘宽度：50um YxM\qy {Vr  
    • 效率：>95% 1!^BcrG.  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 6 EqN>.  
    • 杂散光：<5% fSbLkd 9  
    &$|~",  
     2B$dT=G  
    ?-c|c_|$  
    5.设计方案 @2"3RmYLo  
    TQO|C?  
    x,^-a  
    • 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）。  s;bGg  
    • 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）。 UUfM 7gq  
    g5|&6+t.  
    ^4`x:6m  
     E}4{{{r  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Xd:{.AXW  
     &C MBTY#u  
    ,5zY1C==Ut  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Cl3vp_  
    • 用户必须输入所需的信息 R7rM$|n=o  
    - 入射场 Y[L,rc/j  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） CfW#Wk:8J  
    - 系统参数 BaIpX<$T  
    - 制造条件 =k<b* 8  
    I7Kgi3  
     ?jMM@O`Nu  
    B)7:*Kj  
    7.设计过程 Gs"lmX-{$j  
    ?M4ig_  
    VJ-t #q"  
    {s@!N  
    Bs0~P 4^  
    9HR1m 3  
    $xW9))  
    设计和优化过程由两步完成： w +UB XW  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 _lI(!tj(  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 4?@5JpC9VA  
     8ZV!ld  
    8.系统模拟 G?F!Z"S  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 #vK99 S2  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 U !+O+(  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 y+BiaD!U  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Z .`+IN(>E  
    [i~@X2:Al  
     ~Fvz&dO  
    Kc] GE#~g  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^Mm%`B7W  
    =Cf@!wZ^  
    }c8et'HYf  
    y46sL~HRv  
    H '5zl^8I  
    感兴趣的优化函数 _Iy)p{y  
    • 效率满足（>95%） w,6gnO  
    • 信噪比不满足（<30db） /FXb,)1t  
    • 杂散光不满足（>5% <AVWT+,  
     6G4~-_  
    D {E,XOi  
    q\P{h ij  
    ow (YgM>t  
    10. 后续IFTA优化后的结果 8}oe))b  
           r8y,$Mv<)0  
    mtFC H  
    %j2:W\g:  
     KxmB$x5-=8  
    'u PI~l`g  
    感兴趣的优化函数 =`}|hI   
    • 效率满足（>95%） vEt=enQ  
    • 信噪比满足（<30db） 9@ h-q(-  
    • 杂散光满足（<5%） ]*DIn1C^  
    q2Gm8>F1y.  
    11.总结 Ka{QjW!%d<  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 hNcEBSQ  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 7'.6/U  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 t]t(/x#  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 ;cv\v(0  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 l>Zp#+I-  
    mk-L3H1@J3  
     @!\lt$  
    QQ：2987619807 B`%%,SLJ  
     
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