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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 s=$7lYX  
     0g+@WK6y  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 01dx}L@hz  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 V.4j?\#%  
    i~,k2*o  
    2．模拟任务 %,^7J;  
    ^d"J2n,7L  
    V ": BAn  
    DOE： ?yz%r`;r  
    相位型衍射 7Y)wu$!7}  
    光束整形器 ceOjuzY  
    直径：2mmx2mm RpXQi*c0  
    形状：圆形 q! ,do2T  
    相位级次：16     k@~-|\ooG  
    Y1~SGg7(@  
    X+3)DE\2  
    3.建模任务：入射光场 $i1A470C  
    lVFX@I=pI  
    y(R*Z^c}d,  
    高斯准直激光光束的光束参数 AWi87q  
    epL[PL}  
    • 波长：632.8nm 98]t"ny [  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm g IKm  
    <d^7B9O?&w  
    KH7]`CU  
     GKSy|z  
    4.建模任务：期望输出光场 RmQt%a7\{  
    JA}'d7yEa  
    =4 D_-Q  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: +E:(-$"R  
    Dmi;# WY  
    • FWHM-直径：0.5mm %(Ys-GeGr  
    • 边缘宽度：50um S3'g(+S  
    • 效率：>95% Fs|;>Up0  
    • 信噪比（SNR）：>30dB E oR(/*'  
    • 杂散光：<5% 'k67$H  
    P~<93  
     rrWk&;?  
    v(h Xk]S  
    5.设计方案 M;Rw]M  
    gdK/:%u3  
    Ak1)  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 WK}+f4tdW[  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 /RC!Yi  
    {|h"/   
    ?>8zU;Aj  
     Bg h$P  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 iq:[+  
     EAB+kY  
    lnWi E}F  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 F"H!CJJu&  
    • 用户必须输入所需的信息 5Nb_K`Vp*  
    - 入射场 PoJyWC  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 5ecz'eA%  
    - 系统参数 g)A0PvEu  
    - 制造条件 =.oWguzu  
    N^]>R :Stu  
     KaE;4gwM  
    *`-29eR"8  
    7.设计过程 }?J5!X  
    -C}59G8  
    }hitU(5t0  
    :"^< aLj  
    `_A?a_[*  
    mtQ{6u  
    P i!r}m  
    设计和优化过程由两步完成： xg^^@o  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 . b`P!  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 b DS1'Ce  
     ]~Vu-@ /}  
    8.系统模拟 'F?Znd2L  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Qf>Pb$c$U  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 )xx/di  
    • 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。 1GE%5  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 W+ '}O<  
    h;p%EZ  
     F` 5/9?;|  
    yO;C3q  
    9. 初始几何光学设计的结果 -xu.=n@,  
    51opP8  
    ]MLLr'6?  
    OG+r|.N;  
    yLO &(Mb  
    感兴趣的优化函数 m'(;uR`  
    • 效率满足（>95%） nYy}''l<  
    • 信噪比不满足（<30db） ';\gR/L  
    • 杂散光不满足（>5% H L|s pl(c  
     >^f)|0dn)E  
    0#fG4D_  
    1R%`i '$/  
    8H#c4%by)  
    10. 后续IFTA优化后的结果 BH0#Q5  
           EhPVK6@  
    E}' d,v#Z{  
    #!Cter2  
     px }7If  
    T[XP\!z]B!  
    感兴趣的优化函数 9g &Ch9-/  
    • 效率满足（>95%） k\c &2T]W  
    • 信噪比满足（<30db） 27],O@ 2?L  
    • 杂散光满足（<5%） tkN3BQ  
    |] !o*7"4  
    11.总结 y^QYl ZO  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 #}!>iFBcH  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ]]=-AuV.  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ( OyY_`  
    • 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。 +8)]m<  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 HCx%_9xlm  
    {eswe  
     rbK#a)7  
    QQ：2987619807 t&9as}  
     
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