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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 XiUae{j`  
     }o#6g|"\sY  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ucC'SS  
    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。 cH\.-5NQ  
    =wX(a  
    2．模拟任务 5?4jD]Z  
    *.NVc  
    1'[_J  
    DOE： Ja#ti y  
    相位型衍射 FFqqAT5  
    光束整形器 GbZqLZ0  
    直径：2mmx2mm HrQft1~N  
    形状：圆形 2=xjgK  
    相位级次：16     Qa=v }d-O  
    BDT1qiC  
    '0>w_ge4  
    3.建模任务：入射光场 +&hd3  
    (Puag*  
    %,G0)t   
    高斯准直激光光束的光束参数 k9?fE  
    F2RU7o'f.  
    • 波长：632.8nm 3]}wZY0  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm J(\f(jh/  
    sKI{AHJ?X  
    p+ bT{:  
     -*Z;EA-  
    4.建模任务：期望输出光场 ril4*$e7^\  
    v-mhqhb  
    H[&X${ap  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 0(!D1G{ul  
    #Y;_W;#  
    • FWHM-直径：0.5mm 8n^v,s>  
    • 边缘宽度：50um fB3W} dr  
    • 效率：>95% qkN{l88  
    • 信噪比（SNR）：>30dB k&PxhDf  
    • 杂散光：<5% RZV6\ j  
    R3SAt-IE  
     Y^-faL7*\  
    0R%R2p'wG  
    5.设计方案  Lx:O Dd  
    WS?"OTH.^\  
    y QxzFy  
    • 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）。 Gn_rf"  
    • 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）。 ,KHebv!  
    b-rgiR$cg  
    o%E^41M7E  
     HG/`5$L +}  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 3;6Criq}  
     D> |R.{  
    -~-BQ!!(  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 \.tnzP D  
    • 用户必须输入所需的信息 5[_|+  
    - 入射场 vf+GC*f  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） VnB"0 "%w  
    - 系统参数 `}YCUm[SI  
    - 制造条件 8e9ZgC|  
    &nk[gb o\  
     D@5AI ](  
    nmn 8Y V1  
    7.设计过程 {>E`Zf:  
    Rs0O4.yi;@  
    CVp`G"W:  
    O]SjShp  
    (c<MyuWb  
    l H@hV  
    '<.@a"DnJ  
    设计和优化过程由两步完成： T(E$0a)#  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 G:HPd.ay  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 478gl o  
     #&A)%Qbg  
    8.系统模拟 Bg?f}nu7  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 j~d<n_   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 yaiw|j`A  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ]\y:AkxhJ  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _<`j?$P  
    )c:i 'L  
     s3sAw~++  
    bcp+7b(IB  
    9. 初始几何光学设计的结果 bF5mCR:  
    df=G}M(  
    x4&<Vr  
    xU4,Rcgo  
    '$@bTW  
    感兴趣的优化函数 Q{ibH=^  
    • 效率满足（>95%） WQ(*A $  
    • 信噪比不满足（<30db） Lc<v4Bp  
    • 杂散光不满足（>5% 6PF7Wl7.  
     {_GhS%  
    U,?[x2LF  
    )*=ds ,  
    .""?k[f5Q  
    10. 后续IFTA优化后的结果 <<,YgRl2  
           afVl)2h  
    i$GL]0  
    &R? \q*  
     }IM*Vsk  
    g]sc)4  
    感兴趣的优化函数 1$&(ei]*:  
    • 效率满足（>95%） [YbnpI  
    • 信噪比满足（<30db） r &<sSE;5  
    • 杂散光满足（<5%） t u )kWDk  
    ~(( '1+  
    11.总结 g%P6f  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 z+RA  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 n-/ {H4\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 $e bx  
    • 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。 hRU.^Fn#%  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 v{/z`J!JR  
    u@V|13p<  
     @WmEcX|  
    QQ：2987619807 f-lM[\ma_  
     
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