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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 `|& O*`  
     Pu$Tk |  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ]&+s6{}  
    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。 +a{1)nCXe  
    /@TF5]Ri  
    2．模拟任务 BUXpC xQ  
    y}ev ,j  
    h J)h\  
    DOE： .p" xVfi6  
    相位型衍射 `Eo.v#<  
    光束整形器 w%jII{@,  
    直径：2mmx2mm -X2Buz8  
    形状：圆形 _F|Ek;y%  
    相位级次：16     wjB:5~n50k  
    M-Y_ Wb3  
    [5Mr@f4I  
    3.建模任务：入射光场 'e'cb>GnA  
    P{ lB50  
    ar+9\  
    高斯准直激光光束的光束参数 z5*'{t)  
    K`fuf=  
    • 波长：632.8nm 6A+nS=  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm $}<e|3_  
    '!~)?C<  
    -k"/X8  
     5MJS ~(  
    4.建模任务：期望输出光场 z[qDkL  
    lZKi'vg7  
    $c(nF01  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: wgGl[_)  
    G mA< g  
    • FWHM-直径：0.5mm TJXT-\Vk  
    • 边缘宽度：50um &E5g3lf  
    • 效率：>95% 7a<DKB  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ZyFjFHe+  
    • 杂散光：<5% @?]RBX?a  
    k!'a,R:  
     D_zZXbNc  
    lA8`l>I  
    5.设计方案 )irEM  
    JYHl,HH#z  
    ~q25Yx9W@  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 `*1p0~cu  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 j3E7zRm] \  
    4ID5q~  
    Qj3EXb  
     :& ."ttf=  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 #Ki[$bS~6  
     L$M9w  
    !%%6dB@%t  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 m^;f(IK5  
    • 用户必须输入所需的信息 "oO%`:pb  
    - 入射场 3AN/ H  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） WCixKYq  
    - 系统参数 s|r3Gv|G  
    - 制造条件 PALc;"]O  
    GC}==^1  
     uJ v-4H  
    &6nWzF  
    7.设计过程 T1=fNF  
    ?m"( S oh  
    sD#.Oq4&]y  
    /h|#J  
    ]Er$*7f  
    -PR N:'T  
    ~2-1 j  
    设计和优化过程由两步完成： nZYBE030  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 </*6wpN  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 F0@gSurg)  
     P( 8OQL:  
    8.系统模拟 k@W1-D?  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Oxd]y1  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 HLG"a3tt  
    • 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。 |Z +=  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ,Ko!$29[  
    QhJiB%M  
     iGB}Il)  
    $1`2 kM5  
    9. 初始几何光学设计的结果 z-)O9PV  
    |@4' <4t  
    k;FUs[  
    *gWwALGo5  
    r* Ca}Z  
    感兴趣的优化函数 xU`p|(SS-  
    • 效率满足（>95%） :"/d|i`T  
    • 信噪比不满足（<30db） }&D32\  
    • 杂散光不满足（>5% #AQV(;r7@  
     Ds:'Lb  
    {_v#~595  
    Ig>(m49d  
    brUF6rQ  
    10. 后续IFTA优化后的结果 9x =Y^',5  
           TOQP'/   
    {bY%# m  
    i=2N;sAl  
     FU4L6n  
    nAdf=D'P  
    感兴趣的优化函数 b d!Y\OD  
    • 效率满足（>95%） d/~9&wLSb  
    • 信噪比满足（<30db） DSn_0D  
    • 杂散光满足（<5%） hp|YE'uYT  
    L.JT[zOfb  
    11.总结 *\F~[  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 IW] rb/H  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 CRy|kkT  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 :^h$AWR^f  
    • 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。 6.yu-xm  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ]:J$w]\  
    "f OV^B  
     .(k|wX[Fu~  
    QQ：2987619807 63IM]J  
     
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