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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 tcI}Ca>u  
     %cCs?ic  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 wpN k+;  
    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。 Jwj%_<  
    ktK_e  
    2．模拟任务 (&&4J{`W9  
    *o-.6OxZ$  
    |nbf'  
    DOE： n$U#:aQE  
    相位型衍射 )Y]{HQd  
    光束整形器 Ib|Rf;J~-  
    直径：2mmx2mm GQ*wc?f3  
    形状：圆形 [(o7$i29|%  
    相位级次：16     h tx;8:  
    _tSAI  
    PN0VQ/..  
    3.建模任务：入射光场 $jm>:YD  
    G+F#n6Vx  
    ygeDcnvR]  
    高斯准直激光光束的光束参数 o8zy^zN$6  
    j>]nK~[ka  
    • 波长：632.8nm ,QC{3i~  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm HQ|MhM/"  
    I+Jm>XN  
    H_EB1"C;\  
     ?s\ OUr  
    4.建模任务：期望输出光场 fq5_G~c =  
    \ W?R  
    e?`5>& Up  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ?|WoIV.  
    ?notxE7 ]  
    • FWHM-直径：0.5mm {n/uh0>f*  
    • 边缘宽度：50um z^_*&  
    • 效率：>95% 5~Cakd ]>  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 61/.K_%I.  
    • 杂散光：<5% xfy1pS.[:  
    fLDg~;3  
     lE!a  
    NM]s8cK_  
    5.设计方案 BYTnrPA&Z;  
    ix W@7m  
    wj[\B*$?  
    • 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）。 NB\{'  
    • 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）。 CNQC^d\ h  
    pWPIJ>2G:  
    Ct2j ZqCDo  
     zUkN 0  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 !>BZ6gn5  
     t<T[h2Wd  
    D'L'#/hK  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 AS E91T~  
    • 用户必须输入所需的信息 {o!KhF:[  
    - 入射场 'xhcuVl  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） CM<]ZG7  
    - 系统参数 $&$w Y/F  
    - 制造条件 i<H wTmm$  
    |+35y_i6  
     tp6M=MC%  
    @HRC \OG  
    7.设计过程 '"<6.,Ae  
    %honO@$  
    0{[m%eSK'  
    O(tX8P Q5N  
    @%tRhG  
    fV v.@HL{  
    rsF\JQk  
    设计和优化过程由两步完成： Tneq6>  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ~7$&WzD  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Y4cYZS47  
     f;&]:2.j  
    8.系统模拟 %V1Z~HC  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <V7>?U l  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 a 4=N9X  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 % r-V2)  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 %]gn?`O  
    H;U)b{  
     &?uz`pv2  
    yC3yij<oR  
    9. 初始几何光学设计的结果 tG8jFou  
    FuUD 61JHY  
    2u"7T_"2D  
    y.=/J8->  
    *?z0$Kz<,[  
    感兴趣的优化函数 qS/V"|G(  
    • 效率满足（>95%） P+!"wX0*N  
    • 信噪比不满足（<30db） Vo9F  
    • 杂散光不满足（>5% ' zEI;v  
     bn(`O1r[(  
    #Hvq/7a2R  
    E,wVe[0)f  
    `C_jP|[e  
    10. 后续IFTA优化后的结果 K]qM~v<A  
           Yz4_vePh+5  
    &O)&k  
    OdQT2PA_  
     d\H&dkpH  
    yMZHUd  
    感兴趣的优化函数 PN$X N<  
    • 效率满足（>95%） q;fKcblKj  
    • 信噪比满足（<30db） OFGsjYLw  
    • 杂散光满足（<5%） FYb34LY  
    TDg@Tg0  
    11.总结 ?\U!huu  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 v}sY|p"  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \X F}?*8  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~XydQJ^*  
    • 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。 3;7q`  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 _TUk(Qe  
    `:wvh(  
     R7s|`\  
    QQ：2987619807 H{?9CxYa  
     
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