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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 6Vbzd0dk  
    rX;Ys2vQ*  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 U7DCx=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。 [M%9_CfZOy  
    $\"9<o|h  
    2.模拟任务 "sKa`WN}  
    #%FN>v3e  
    9P<[7u  
    DOE: 2Gs$?}"a  
    相位型衍射 PDLpNTBf  
    光束整形器 BnM4T~reOF  
    直径:2mmx2mm NcAp_q? 4  
    形状:圆形 LsM7hLy  
    相位级次:16
    i"j(b|?e  
    N7s'6(`=X  
    R+~cl;#G6  
    3.建模任务:入射光场 ~Gqno  
    !P$'#5mr  
    ZK'-U,Y.H7  
    高斯准直激光光束的光束参数 '/I:^9  
    3~qR  
    波长:632.8nm U5]pi+r  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm s ncIqsZ  
    c=6Q%S  
    3<?XTv-  
    P &)1Rka  
    4.建模任务:期望输出光场 S',9g4(5  
    zLD|/`  
    $y?k[Y-~  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): $^tv45  
    =ORf%f5"'  
    • FWHM-直径:0.5mm PjIeZ&p  
    • 边缘宽度:50um Ce'pis   
    • 效率:>95% %ObD2)s6:^  
    • 信噪比(SNR):>30dB I=Oy-  
    • 杂散光:<5% K$ v"Uk  
    Ft@Wyo`^  
    +} mk>e/  
    m4[g6pNx~  
    5.设计方案 %o}(sShS  
    t+nRw?Z  
    vSW L$Y2  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 z\/53Sy<  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 Y&2aO1  
    ]=!P(z|  
    -K[782Q  
    x>~p;z#VX  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 U4Nh  
    !eJCM`cp  
    _iE j  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 I|/'Ds:  
    • 用户必须输入所需的信息 ^\:2}4Uj_  
    - 入射场 qXXGF_Q  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) M_``'gw  
    - 系统参数 [k]|Qi nk  
    - 制造条件 +^6}   
    'xFYUU]#T^  
     .~}z4r  
    %TrF0{NR90  
    7.设计过程 !CjqL~  
    wE).>  
    89cVJ4]g~!  
    a)2yE,":  
    +dkS/b  
    yZJ*dadAr  
    ~k'V*ERNSj  
    设计和优化过程由两步完成: PG,U6c #  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 {Ts:ZI+ 8d  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 ODf4+& u  
    W>spz~w%j  
    8.系统模拟 `dJDucD  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 gUB{Bh($Y  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 8 3.E0@$  
    • 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。 Q1>zg,r  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 tiLu75vj  
    A 2x;fgi  
    /'y5SlE[J  
    F?Or;p5`Y  
    9. 初始几何光学设计的结果 U '[?9/T  
    |t\|:E>" }  
    l9{#sas  
    .F0]6#(  
    r9ke,7?  
    感兴趣的优化函数  r@T| e  
    • 效率满足(>95%) YDiN^q7  
    • 信噪比不满足(<30db) \Kd7dK9&]  
    • 杂散光不满足(>5% /hdf{4  
    !v !N>f4S$  
    u9![6$R  
    WfGH|u  
    i#,1i VSG  
    10. 后续IFTA优化后的结果 !Y;<:zx5  
           ~SV Q;U)-  
    b?kPN:U#N/  
    ~Sy-ga J  
    qmmv7==  
    |*Ot/TvG  
    感兴趣的优化函数 6b:DJ  
    • 效率满足(>95%) MWq$AK]  
    • 信噪比满足(<30db) ]Sta]}VQ  
    • 杂散光满足(<5%) $(>f8)Uku(  
    I$N7pobh  
    11.总结 Um ;kd&#x  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 ItK  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 j%M @#  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 KC Xwn  
    • 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。 0&`}EXe<f  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 0~xaUM`  
    J>v$2?w`w  
    ;]h.m)~|  
    QQ:2987619807 MOV =n75  
     
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