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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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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-10
    1.简介 ,] {NZ9  
     =U2Te  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 4F4u1r+  
    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。 0amz#VIB<u  
    )|a9Z~#x  
    2．模拟任务 Mqtp}<*@-  
    q5W'P>  
    S7q &|nI  
    DOE： =GVhAzD3  
    相位型衍射 _Lb& 2 PAG  
    光束整形器 .nH /=  
    直径：2mmx2mm FVmg&[ .  
    形状：圆形 `k| nf9_  
    相位级次：16     ~+C#c,Nw  
    piFQ7B  
    %Nn'p"  
    3.建模任务：入射光场 V6{xX0'b*m  
    L-R}O 8  
    RM+E  
    高斯准直激光光束的光束参数 ui{_w @o  
    u" g p">  
    • 波长：632.8nm 6;pREM+  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm a !K;8#xc  
    tp^'W7E  
    RHbp:Mlk  
     \veL5  
    4.建模任务：期望输出光场 k-e@G'  
    NLGr=*dq  
    n_Y]iAoc`  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: //@=Q!MW  
    ,AM-cwwT:u  
    • FWHM-直径：0.5mm 0cUt"(]  
    • 边缘宽度：50um xH[yIfHkG@  
    • 效率：>95% 1F,_L}=o1s  
    • 信噪比（SNR）：>30dB B^?XE(.  
    • 杂散光：<5% ( `+Z'Y  
    ACYn87tq  
     fO>~V1  
    |]cDz  
    5.设计方案 OP}p;(  
    5,ahKB8  
     vB*oI~<  
    • 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）。 K:@=W1  
    • 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）。 Rk[ * p  
    3raA^d3!?  
    >NA7,Z2.  
     [1^wy#  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器  Vb 9N~v  
     Ds_ "m,  
    *$C[![   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 5z ^UQ q  
    • 用户必须输入所需的信息 Fd&!-` T?  
    - 入射场 j]"xck  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 34kd|!e,  
    - 系统参数 )"uG*}\?b  
    - 制造条件 #aX@mPm  
    Z;\"pP:  
     W? ||9  
    ( v:ek_  
    7.设计过程 E_1I|$  
    C}'="g^=sl  
    Q5n : f+  
    >o#wP  
    {taVAcb  
    yKEFne8^  
    _i@eOqoC  
    设计和优化过程由两步完成： zN)\2  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 8 {]Gh 0+  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 f\U&M,L\ '  
     ;;hyjFGq%  
    8.系统模拟 }k0-?_Z=1  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 eSNSnh]'  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5qkuK F  
    • 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。 _I-VWDCk  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 jZT :-w  
    X/K)kIi  
     PFy;qk  
    S5u#g`I]  
    9. 初始几何光学设计的结果 etMh=/NFV  
    g^$11  
    ,]_(-tyN|  
    6*aa[,>  
    g)?g7{&?>?  
    感兴趣的优化函数 k+#l;<\2  
    • 效率满足（>95%） EvqAi/(g  
    • 信噪比不满足（<30db） N^( lUba  
    • 杂散光不满足（>5%  L|lmStwe  
     O& %"F8B  
    h` h>H X  
    9_WPWFO  
    AYA&&b  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ^h6$> n5  
           Iei7!KLW  
    A9l})_~i  
    wYO"znd  
     m_!vIUOz  
    4[,B;7  
    感兴趣的优化函数 v<3o[mq  
    • 效率满足（>95%） 0SY f<$  
    • 信噪比满足（<30db） f./m7TZ  
    • 杂散光满足（<5%） o47 f  
    nOal7BNN  
    11.总结 Xvj=*wg\Y  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Vx6? @R  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 5u|=;Hz*)  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 $rpTs?j*K$  
    • 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。 S`@6c$y k  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 P A6KX5  
    ;j>Vt?:Pw  
     Z#F,y)YiO  
    QQ：2987619807 Bq~hV;9nf  
     
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