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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 P|fh4b4  
     8v^AVg  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 (A_H[xP  
    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。 j=Q ?d]  
    -q-BP}r3  
    2．模拟任务 ey>tUmt6?  
    Cw.DLg  
    HZ{DlH;&  
    DOE： "Q.C1#W}.  
    相位型衍射 +q432ZG  
    光束整形器 iqd7  
    直径：2mmx2mm ,0,& L  
    形状：圆形 /T&+vzCF  
    相位级次：16     )q{e L$  
    \rbvlO?}  
    >O1u![9K|w  
    3.建模任务：入射光场 M~saYJio  
    w*Ze5j4@ \  
    eg"!.ol  
    高斯准直激光光束的光束参数 YMwL(m1  
    do< N+iK  
    • 波长：632.8nm V8%( h[  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm %LL?'&&  
    h&Q-QU  
    b]Lp_t  
     _>{"vY  
    4.建模任务：期望输出光场 &xFs0R i(  
    c<)O#i@3/  
    %SMP)4Y/R  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ARB^]  
    eGrxS;NY  
    • FWHM-直径：0.5mm =~$)Ieu  
    • 边缘宽度：50um 'yAHB* rQR  
    • 效率：>95% y[f6J3/  
    • 信噪比（SNR）：>30dB g.Kyfs4`  
    • 杂散光：<5% LgSVEQb6\|  
    C #@5:$  
     4':U rJ+  
    1 u~.^O}J  
    5.设计方案 Y]}>he1/5  
    _7-P8"m  
    `uqsYY`V  
    • 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）。 MOP#to)k&  
    • 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）。 JZrZDW>M  
    d a.6Z!a  
    c~Z\|Y`#B  
     rx(z::  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 3)~z~p7  
     <K~mg<ff$  
    4d @ (>  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 EDGAaN*Q  
    • 用户必须输入所需的信息 &G!2T!xx  
    - 入射场 F!6;< !&h  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） + gP 4MP  
    - 系统参数 (qy82F-|2  
    - 制造条件 6[C>"s}Ol  
    q;qY#wD@  
     @I0[B<,:G  
    pS<j>y  
    7.设计过程 |^kfa_d  
    #-FfyxQ8ai  
    h*zHmkFR  
    e^Lt{/  
    vZ2/>}!Z=  
    <-a6'g2y  
    ePwoza  
    设计和优化过程由两步完成： JlN<w  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 -D30(g{O  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 &H@OLyC  
     9^1.nE(R&  
    8.系统模拟 oSqkAAGz\  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Nm=\~LP90  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 |R$/oq  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 G~Mxh,aD$>  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 g_t1(g*s  
    sAU!u  
     TYh_uox6  
    B[6y2+6$0  
    9. 初始几何光学设计的结果 aJ}Cq k  
    j; )-K 3Ia  
    z>./lu\  
    _^pg!j[Fy}  
    9zK5Y+!  
    感兴趣的优化函数 )'gO?cN  
    • 效率满足（>95%） !9JK95;  
    • 信噪比不满足（<30db） -& \?Q_6  
    • 杂散光不满足（>5% dKwY\)\  
     _; ].  
    Yy:Q/zw o  
    %?[H=v(b  
    PE-P(T3s[8  
    10. 后续IFTA优化后的结果 w st)O{4  
           i=G.{.  
    (VzabO  
    Kn<z<>vO  
     m"Y|xvIA  
    KD5}Nk)t  
    感兴趣的优化函数 l^ aUN  
    • 效率满足（>95%） H6PS7g"  
    • 信噪比满足（<30db） j4G?=oDb  
    • 杂散光满足（<5%） *q.qO )X}3  
    ^Q$U.sN? R  
    11.总结 d,9YrwbD  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 QjlwT2o'  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 " )87GQ(R  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 " %)zTH  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 d;D8$q)8Q  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 V=,VOw4  
    {|~22UkF[V  
     _,JdL'[d  
    QQ：2987619807 ]M;aVw<!  
     
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