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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 *g0}pD;r  
     l,z# : k  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 E0F8FR'  
    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。 /-Saz29f^Q  
    [VvTR#^  
    2．模拟任务 t(<^of:  
    R$[nYw  
    +TA 'P$j  
    DOE： ;rBd_  
    相位型衍射 ].E89_|O  
    光束整形器 r'!HWR  
    直径：2mmx2mm WCa>~dF>  
    形状：圆形 {_#~&IQ  
    相位级次：16     j=r aS  
    Yd} Jz  
    XUI9)Ne  
    3.建模任务：入射光场 zDEX `~c  
    KyQO>g{R  
    *$U+  
    高斯准直激光光束的光束参数 dv?ael^  
    +I>u${sVx*  
    • 波长：632.8nm M4%u~Z:4h+  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm (s:ihpI  
    RK7vR~kf<  
    ~&zrDj~FI  
     TH;kJ{[}  
    4.建模任务：期望输出光场 H2f!c{t$p  
    @D?KS;#  
    E_fH,YJ?9  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: tl:V8sYTP  
    *w H.]$  
    • FWHM-直径：0.5mm (d> M/x?W  
    • 边缘宽度：50um 6Kl%|VrJs  
    • 效率：>95% 'H19@b5rx  
    • 信噪比（SNR）：>30dB %l4;-x<e  
    • 杂散光：<5% cst}/8e  
    fGeDygV^`  
     Ri<7!Y?l  
    n! Dr:$  
    5.设计方案  X.q,  
    :\!D 6\o6  
    fwkklg^  
    • 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）。 Aof)WKo  
    • 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/aK#TjK  
    ~CtLSyB  
    #[ H4`hZ  
     (6y[,lYH  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 }@)r\t4m  
     (G>S`B  
    Ipp#{'Do  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 '-,$@l#  
    • 用户必须输入所需的信息 F K7cDaI  
    - 入射场 2`|gnVw  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） J]!&E~Y  
    - 系统参数 s6DmZ^Y%  
    - 制造条件  Kl'u  
    >3C4S  
     |;(95  
    Q[vQT?J7  
    7.设计过程 ^vj}  
    azs lNL  
    !J6;F}Pd/  
    5[[mS  
    g3Xa b  
    Nf]h8d~  
    wHT]&fZ  
    设计和优化过程由两步完成： 8 t)?$j$  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 >=6 j:  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 IjPCaH.:t  
     < dD)>Y.  
    8.系统模拟 nF)b4`Nd  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 |zkZF|-  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 )bgaqca_{  
    • 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。 m8T< x>  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 {vhP'!a6W  
    4:I'zR5  
     HM]mOmL90N  
    G%HuB5:u  
    9. 初始几何光学设计的结果 x+;a2yE~  
    .eHOG]H  
    ]aMeMhe-  
    QVR8b3T@  
    @2`$ XWD  
    感兴趣的优化函数 fvi8+3A&  
    • 效率满足（>95%） 6Mj (B*c  
    • 信噪比不满足（<30db） 0! W$Cz[  
    • 杂散光不满足（>5% n/6qc3\5i  
     ubQbEv{(,  
    ln2lFfz  
    iD${7 _  
    c-y`Hm2"  
    10. 后续IFTA优化后的结果 J Q% D6b  
           Bnfp_SM  
    fe4Ki  
    '* eeup  
     Bln($lOz  
    wj{[g^y%  
    感兴趣的优化函数 X-<l+WP  
    • 效率满足（>95%） !de`K |  
    • 信噪比满足（<30db） MJM<  
    • 杂散光满足（<5%） Fl}{"eCF8  
    h0aK}`/a  
    11.总结 i}gsxq%  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 /Y`u4G()  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 63fg l+  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 7t3ps  
    • 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。 2r"J"C  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 KL\hV .6  
    :[J'B4>9  
     ?p'DgL{  
    QQ：2987619807 _Q9I W  
     
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