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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 9,Crmbw8  
     rCnV5Yb0O  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 \NvC   
    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。 8GF[)z&|P:  
    Im0+`9Jw  
    2．模拟任务 o$[a4I  
    pq/ FLYiv  
    $71D)*{P  
    DOE： ;-Y]X(z>  
    相位型衍射 rR),~ @]sL  
    光束整形器 HJ2]Nz:   
    直径：2mmx2mm `? 9] '  
    形状：圆形 qd#(`%_/  
    相位级次：16     YoSo0fQA  
    +O.&64(  
    } K+Q9<~u  
    3.建模任务：入射光场 S<2CG)K[  
    {WM&  
    MA/"UV&M(  
    高斯准直激光光束的光束参数 7Ap~7)z[  
    hy!'Q>[`  
    • 波长：632.8nm e"v[)b++Y  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm LX(iuf+l  
    ~vjr;a(B  
    clR?< LO  
     k#IS ,NKE  
    4.建模任务：期望输出光场  "df13U"  
    HwV gT"  
    :?&WKW  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 7(+OsE  
    a@S4IoBg%  
    • FWHM-直径：0.5mm $Z(g=nS>  
    • 边缘宽度：50um &bS"N)je  
    • 效率：>95% BRSgB-Rr7  
    • 信噪比（SNR）：>30dB b. %B;qB  
    • 杂散光：<5% vP87{J*DE1  
    mvL0F%\.\  
     P"~qio-  
    U4^p({\|-  
    5.设计方案 8 /RfNGY  
    -!bLMLIg  
    c9ov;Bw6S  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 5u u2 _B_L  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 yG4LQE  
    !e#I4,fn  
    YjIED,eRv  
     &)"7am(S`  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 JQbMw>Y  
     wk@(CKQzI,  
    v,!Y=8~9  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 q_T?G e  
    • 用户必须输入所需的信息 [-:<z?(n4  
    - 入射场 iuU3*yyn  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 3 q.[-.q  
    - 系统参数 _?(hWC"0  
    - 制造条件 0imqj7L  
     Z,8+@  
     VATXsD  
    H>X>5_{}  
    7.设计过程 x9o^9QJh  
    "e7$q&R |  
    J:mu%N`  
    8)q]^  
    L9unhx  
    `S/1U87  
    1A/c/iC  
    设计和优化过程由两步完成： hO<w]jV,  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 `9Q,=D+  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 !MF"e|W  
     {,-5k.P[  
    8.系统模拟 !>kv.`|7~  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 FOUs= E[  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 I}G}+0geV  
    • 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。 7p>-oR"  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 B,m$ur#$  
    @<w9fzi  
     EBL,E:_)  
    <{z3p:\  
    9. 初始几何光学设计的结果 9snyX7/!L  
    J%O4IcE  
    LN3dp?;_{  
    m|cWX"#g  
    A@  
    感兴趣的优化函数 ^p-e  
    • 效率满足（>95%） #NQz&4W  
    • 信噪比不满足（<30db） .L(j@I t  
    • 杂散光不满足（>5% #+ lq7HJ1  
     <1 1Tqb  
    fe9& V2Uu  
    T~~$=vP9  
    6_ &6'Vq  
    10. 后续IFTA优化后的结果 +8vzkfr3It  
           Mb 2 L32  
    a^}P_hg}-  
    Z"%O&O  
     &_^*rD~  
    )6R#k8'ERr  
    感兴趣的优化函数 r dG2| Tp  
    • 效率满足（>95%） d @kLLDP  
    • 信噪比满足（<30db） Q}f}Jf3P  
    • 杂散光满足（<5%） QB|fFj58u  
    DGfQo5#  
    11.总结 io33+/  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 U#]eN[  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 !%\To(r[  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Q3O .<9S  
    • 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。 =5=Vm[  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 hy&Hl  
    $J0~2TV<  
     UV8r&O  
    QQ：2987619807 e}4^N1'd/  
     
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