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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 IqKXFORiNI  
     Fe< t@W  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 pAmI ](  
    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。 rL3Vogw'e  
    %GiO1:t  
    2．模拟任务 =U`c }dhS  
    \ySc uT  
    E9-'!I!  
    DOE： me^Gk/`Em  
    相位型衍射 %,D%Q~  
    光束整形器 (kOv  
    直径：2mmx2mm <yO9j   
    形状：圆形 :E`l(sI7J}  
    相位级次：16     q#-H+7 5  
    'u/HQg*  
    Jo+C!kc  
    3.建模任务：入射光场 4aKy]zPoE  
    ^:ngHue8~  
    c &(,  
    高斯准直激光光束的光束参数 ~kT{O!x}4  
    )/N! {`.9  
    • 波长：632.8nm RUh{^3;~  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm u5M{s;{11r  
    J"|$V#  
    %'O(Y{$Y.  
     Z@A1+kUS  
    4.建模任务：期望输出光场 L-gF$it\*b  
    )!72^rl  
    kcUt!PL  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: h1)\.F4G  
    b"bj|qF~E  
    • FWHM-直径：0.5mm 2F7R,rr  
    • 边缘宽度：50um @$G K<jl  
    • 效率：>95% (@ sKE  
    • 信噪比（SNR）：>30dB uB5o Ghu-  
    • 杂散光：<5% 1bs95Fh9Q  
    <sOB j'  
     CFxs`C^  
    dUSuhT  
    5.设计方案 }cmL{S  
    >z$|O>j  
    S3cQC`^  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 YO+d+5  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 u\?u}t v  
    Fj4:_(%nG  
    ,Z"sh*  
      ond/e&1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 v*v&f!Ym&s  
     c[q3O**  
    wE2?/wb  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Ta$<#wb  
    • 用户必须输入所需的信息 $y}Tbm  
    - 入射场 $=R\3:j  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） o\[nGf C&  
    - 系统参数 !<ucwWY,  
    - 制造条件 >=Veu; A  
    5GP' cE  
     s]OXB {M  
    +.St"f/1  
    7.设计过程 ,0xN#&?Ohh  
    G>"[nXmcu  
    u e~1144  
    p9J(,}  
    %+}\i'j7  
    HtlXbzN%)  
    L^}kwu#  
    设计和优化过程由两步完成： _qfdk@@g  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 isqW?$s  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 cvt2P}ma#  
     ;$]R#1i44  
    8.系统模拟 x g@;d  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 B}.ia_&DLR  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 'WoX-y  
    • 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。 -v] 0@jNe  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 .H "gH-I  
    Y&?]t  
     h/ic-iH(>  
    Sw~<W%! ?  
    9. 初始几何光学设计的结果 l8Ox]%F  
    3.Qwn.   
    @EvnV.  
    UNJ|J$T]  
    42~;/4  
    感兴趣的优化函数 mz''-1YY$  
    • 效率满足（>95%） ~W4<M:R  
    • 信噪比不满足（<30db） R?k1)n   
    • 杂散光不满足（>5% F-t-d1w6  
     SU^/qF%8  
    <W1!n$V ]  
    3ul  
    azSS:=A  
    10. 后续IFTA优化后的结果 f|EWu  
           ;X>KP,/r$  
    ~![R\gps  
    RV~w+%f  
     I]h+24_S  
    zR:S.e<  
    感兴趣的优化函数 [69aTl>/  
    • 效率满足（>95%） Y,9("'bo  
    • 信噪比满足（<30db） > 2$M~to"1  
    • 杂散光满足（<5%） 9r!%PjNvE  
    $W)FpN;CW/  
    11.总结 /[mCK3_  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 (jXgJ" m  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /bVI'fT  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 V%+KJ}S!Z  
    • 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。 _ ge3R3  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 umj7-fh  
    Yq.Omr!  
     nBQG.3  
    QQ：2987619807 ~ohW9Z1  
     
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