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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 7 hw .B'7  
     nsuX*C7  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 \2e0|)aF6  
    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。 9pSUIl9|j  
    $)Bg JDr  
    2．模拟任务 tkKJh !Q7  
    kxB.,'  
    5Av=3[kh"%  
    DOE： BlC<`2S  
    相位型衍射 [2c{k  
    光束整形器 +9A\HQ|22  
    直径：2mmx2mm z j{s}*  
    形状：圆形 UQ?%|y*Kc  
    相位级次：16     6W2hr2Zy9  
    4=<*Vd`p  
    j<yiNHC  
    3.建模任务：入射光场 F5T3E?_  
    gzn^#3b  
    ^QX bJJ  
    高斯准直激光光束的光束参数 lS5ny  
    !cX[-}Q  
    • 波长：632.8nm Me3dpF  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm L,_.$1d  
    KOSM]c\H  
    o>]`ac0b}Y  
     B4H!5b  
    4.建模任务：期望输出光场 nHXX\i  
    Ri7((x]H"  
    GZ#aj|  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Sv[5NZn0&  
    >l5$9wO  
    • FWHM-直径：0.5mm 6p;m\  
    • 边缘宽度：50um 0Q9T3X  
    • 效率：>95% -G|a*^  
    • 信噪比（SNR）：>30dB _GYMPq\%L#  
    • 杂散光：<5% _=XX~^I,  
    3R$Z[D-  
     % ZU/x d  
    IVxWxM*N<  
    5.设计方案 5]Ajf;W\  
    $&I 'o  
    ){;02^tX  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 dFXc/VH')  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Q;/a F`  
    9WG{p[  
    4_?7&G0(  
     8MwK.H[U  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 aptY6lGv-|  
     G=9d&N  
    gXFWxT8S  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 } ?@5W,  
    • 用户必须输入所需的信息 ^eq</5q D  
    - 入射场 :;]Oc  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） #;KsJb)N.  
    - 系统参数 W&Y"K)`  
    - 制造条件 {tP%epQ  
    _"a=8a06G  
     )u:Q) %$t  
    '-$XX%TOAc  
    7.设计过程 7;:#;YS ha  
    <cN~jv-w$  
    i^`9syD  
    A#wEuX=[  
    7*+]wEs  
    QP@<)`1t9  
    K,ej%Vtz  
    设计和优化过程由两步完成： #s-iy+/1oN  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 )$%Z:  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 $rB3m~c|  
     3Hi+Z}8  
    8.系统模拟 -T@`hk`  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 S^I,Iz+`S'  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 >H][.@LyR  
    • 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。 \;5\9B"i  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 s54nF\3V  
    +|cI:|H>  
     $m$;v<PSe  
    U%<rn(xWXD  
    9. 初始几何光学设计的结果 XKOUQc4!R  
    n 1b(\PA  
    IXLO>>`  
    @exey  
    ed 59B)?l  
    感兴趣的优化函数 ff? t[GS  
    • 效率满足（>95%） TA18 gq  
    • 信噪比不满足（<30db） 'fV%Z  
    • 杂散光不满足（>5% +\ _{x/u1  
     {Bvj"mL]j  
    5v.DX`"  
    cV K7  
    W[bmzvJ_X  
    10. 后续IFTA优化后的结果 +>^7vq-\'  
           pE]?x $5U  
    % ~ ]xuP[  
    BcWcdr+}9  
     Z$KLl((  
    jjs&`Fy,  
    感兴趣的优化函数 YB))S!;Ok  
    • 效率满足（>95%） Nt`b;X&  
    • 信噪比满足（<30db） \p&~ ,%  
    • 杂散光满足（<5%） >u +q1j.  
    '1SG(0  
    11.总结 klOp ^w  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 2/P"7A=<  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 LHCsk{3  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 >Q E{O.Z  
    • 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。 ihe(F7\U  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 CJknJn3m&  
    f'(l&/4z{  
     K<sC F[  
    QQ：2987619807 /c# `5L[  
     
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