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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 ris;Iu^v0  
     Cji#?!Ra?  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ;x RjQR  
    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。 <"NyC?b+G  
    D3]@i&^B  
    2．模拟任务 |)';CBb  
    \vs%U}IrO  
    _}z_yu#jY  
    DOE： 0i _  
    相位型衍射 t_Z _!Qy  
    光束整形器 CMKhS,,o  
    直径：2mmx2mm cCYl$MskZ  
    形状：圆形 >EeAPO4  
    相位级次：16     G/%Ubi6%  
    IPkA7VhFF  
    7zi"caY  
    3.建模任务：入射光场 @!-aR u  
    Kd TE{].d  
    w1.MhA  
    高斯准直激光光束的光束参数 wC(XRqlE  
    cC' ^T6  
    • 波长：632.8nm ?bn;{c;E  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm t3Qm-J}wSB  
    lxCX-a`@p  
    y 2cL2c$BT  
     lbG}noqb  
    4.建模任务：期望输出光场 8_+vb#M  
    U"/yB8!W  
    )fy <P;g  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Y+OYoI  
    B>ge, }{  
    • FWHM-直径：0.5mm a$laRtId7  
    • 边缘宽度：50um e%'z=%(  
    • 效率：>95% $]Rl__;  
    • 信噪比（SNR）：>30dB L;4[ k;5  
    • 杂散光：<5% EI%M Azj}  
    KuU3DTS85Z  
     e2q pJ4i  
    %f>X-*}NI-  
    5.设计方案 8Yo-~,Gb  
    DXt]b,  
    )#)nBM2\  
    • 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）。 <8g *O2  
    • 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）。 3^j~~ "2,w  
    J& n ^y  
    5#yJK>a7  
     A8#.1uEgNb  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 #: dR^zr<  
     .A )\F",X  
    &S9f#Ui  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 $^!a`Xr  
    • 用户必须输入所需的信息 j{-mQTSD  
    - 入射场 AlA h S<  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） -B<O_*wOj  
    - 系统参数 Xs{:[vRW  
    - 制造条件 s$js5 ou  
    U)SM),bE[  
     y|FBYcn#F  
    k'6<jEbk  
    7.设计过程 r'Hy}HWuF  
    E \ K  
    HVtr,jg  
    deR$  
    ;"d?_{>7  
    bbE bf !E  
    g5lmUKlQ$0  
    设计和优化过程由两步完成： ?ZSXoy-kr  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [K"U_b}w  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 bd@*vu}?}  
     ?/o2#iJx  
    8.系统模拟 KK&<Vw|O\  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 EX+={U|ua$  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Vy?R/ Uu  
    • 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。 q[PD  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 s_S<gR  
    {^PO3I  
     S3j]{pZ(z  
    :t2 9`x  
    9. 初始几何光学设计的结果 gaLEhf^  
    c9Y2eetO  
    ^yEj]]6  
    o 2[vM$]  
    : ;E7+m  
    感兴趣的优化函数 UFzM#  
    • 效率满足（>95%） h,!G7V  
    • 信噪比不满足（<30db） aB$y+`f)@  
    • 杂散光不满足（>5% &cv@Kihq(  
     iBGSBSeL&  
    nG4Uk2>  
    0%GqCg  
    vF*^xhh  
    10. 后续IFTA优化后的结果 xA[Wb'  
           kT Z?+hx  
    Z@>=&  
    7yqSt)/U  
     AF9[2AH=Y  
    4 ~MJ4:  
    感兴趣的优化函数 \-$b o=s.  
    • 效率满足（>95%） %2rHvF=  
    • 信噪比满足（<30db） [9db=$v8$  
    • 杂散光满足（<5%） #Lhj0M;a  
    . BYKdxa  
    11.总结 Dr8WV \4@  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 #f|NM7  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 TQOg~lH  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 S|RpA'n  
    • 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。 gW 6G+  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 !i~x"1  
    |1<]o;:  
     k *G!.  
    QQ：2987619807 /P?|4D}<  
     
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