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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 Z;<ep@gy~  
     kL7^$  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 #)74X% 4(  
    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。 * BOBH;s  
    h5onRa *7  
    2．模拟任务 {+=i?  
    $L{7%]7QC  
    iHz[Zw^.s  
    DOE： DP>mNE  
    相位型衍射 g _ M-F  
    光束整形器 TETsg5#  
    直径：2mmx2mm 9*_uCPR  
    形状：圆形 R;THA!  
    相位级次：16     -CU,z|g+  
    _T~H[&Hl  
    3?ba 1F0Nw  
    3.建模任务：入射光场 i$O#%12l  
    QkX@QQ T?  
    % 0v*n8  
    高斯准直激光光束的光束参数  U42\.V0  
    .BL:h&h|y  
    • 波长：632.8nm WEC-<fN|Y\  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm s/ S+ ec3  
    AQ}l%  
    RndOm.TE  
     6Bdyf(t  
    4.建模任务：期望输出光场 :&$Xe1)i]  
    >B~?dTm  
    9p<:LZd~  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Mf7E72{D  
    6D^%'[4t  
    • FWHM-直径：0.5mm -A@U0=o  
    • 边缘宽度：50um I"V3+2e  
    • 效率：>95% )dg UmN  
    • 信噪比（SNR）：>30dB w4}(Ab<Y  
    • 杂散光：<5% ZOHRUm  
    6DZ2pT:  
     6QptKXu7  
    m){&:Hs  
    5.设计方案 g.&\6^)8p  
    m t.,4  
    N[{]iQ  
    • 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）。 ~[;{   
    • 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）。 *l q7t2  
    )fR1n}#  
    gD40y\9r  
     dh,7iQ s  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 EQ~I'#m7  
     d.1Q~&`  
    bgXc_>T6_y  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 V,'FlU  
    • 用户必须输入所需的信息 B)d@RAk  
    - 入射场 [r~~=b7*[  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） @f'AWeJ2  
    - 系统参数 %J3lK]bv(  
    - 制造条件 -CZ-l;5  
    +{bh  
     a!{hC)d*  
    N>T=L0`  
    7.设计过程 y7 <(,uT  
    w5=EtKTi  
    KK MWD\  
    ^f"&}%"M  
    vKV{ $|  
    '4Y*-!9  
    th;]Vo  
    设计和优化过程由两步完成： )%1&/uN)  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 B)(w%\M4^  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 q .)^B@}_  
     j[BgP\&,  
    8.系统模拟 Is~yVB02  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 fjG/dhr  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 lHRK'? Q  
    • 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。 _2xuzmz0  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 2}1!WIin  
    4O9tx_<JG  
     RH1U_gp4 ]  
    @V*au:  
    9. 初始几何光学设计的结果 sV;qpDXX  
    !vi4* @:  
    ~MD><w>  
    ~n)]dFy  
    a:wJ/ p  
    感兴趣的优化函数 I\)N\mov e  
    • 效率满足（>95%） 9 ?[4i'  
    • 信噪比不满足（<30db） P/HHWiD`D  
    • 杂散光不满足（>5% r{c5dQ  
     0!)U *+j,  
    NF@i#:  
    uV#-8a5!  
    ',<{X (#(  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4t"*)xy  
           thR|h+B  
    1"N/ZKF-x  
    DB!uv[c  
      U5T^S  
    h6K!|-Gq.  
    感兴趣的优化函数 H d96[Uo  
    • 效率满足（>95%） $=X!nQ& Z|  
    • 信噪比满足（<30db） dICnB:SSB  
    • 杂散光满足（<5%） w`2_6[,9  
    i@sCMCu6  
    11.总结 P DNt4=C  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 >I R` ]  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 &n,xGIG  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 )[F46?$vrk  
    • 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。 xUV_2n+  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ajg7xF{l)  
    &^"s=g.  
     sf=%l10Fk#  
    QQ：2987619807 0EF,uRb  
     
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