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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 ~Q  q0  
     Kwc~\k  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 nq9|cS%-  
    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。 $:v!*0/  
    7 (}gs?&w  
    2．模拟任务 4d\1W?i-  
    okl*pA)  
    -Re4G78%  
    DOE： -b?yzg, 8  
    相位型衍射 gpo+-NnG  
    光束整形器 n\ l$R!zr  
    直径：2mmx2mm s\7]"3:wD  
    形状：圆形 U _QCe+  
    相位级次：16     \YV`M3O  
    ~7$NVKE  
    F\Qukn  
    3.建模任务：入射光场 Re`'dde=  
    bf9LR1  
    _z`g@[m:t  
    高斯准直激光光束的光束参数 }p2YRTHx  
    /hx|KC&:e  
    • 波长：632.8nm -UJ; =/  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm j?5s/  
    *3,Kn}ik  
    p3sR>ToJ  
     _]g?3Gw7!  
    4.建模任务：期望输出光场 .{pc5eUf  
    @vy {Q7aM  
    h5vvizruy  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ]z^*1^u^ig  
    ukZ>_ke`+  
    • FWHM-直径：0.5mm U{^~X_?  
    • 边缘宽度：50um x)+3SdH  
    • 效率：>95% h x _,>\@  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ?3X(`:KB  
    • 杂散光：<5% .Xq4QR .  
    3,Dc}$t  
     ZS@Gt  
    7RH1,k  
    5.设计方案 @U~i<kt  
    #osP"~{  
    , [V#o-Z  
    • 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）。 9GH11B_A  
    • 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）。 tH7@oV;  
    1WArgR  
    ]HpKDb0+  
     mJj [f8  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 BCrX>Pp }r  
     F4Jc7k2  
     2s+ITPr  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 "s:eH"_s  
    • 用户必须输入所需的信息 ZmJ!ZKKch  
    - 入射场 A,P_|  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6}Iu~| 5  
    - 系统参数 I U Mt^z  
    - 制造条件 c^4^z"Mo`  
    r)9&'m.:  
     +{qX,  
    ,3m]jp'  
    7.设计过程 __F?iRrCM  
    1$Jria5n  
    X^2Txm d  
    `oDs]90  
    /b$0).fj@,  
    iyj,0T  
    qIO<\Y l  
    设计和优化过程由两步完成： 'aq9]D_k  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 CY"iP,nHl  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 j@j%)CCM  
     R')D~JJ<8a  
    8.系统模拟 72YL   
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 efK3{   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 tHvc*D  
    • 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。 M[;N6EJH  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 5W T^;J9V  
    V_>)m3zsL  
     zF%'~S0{  
    gK`o ;` ^  
    9. 初始几何光学设计的结果 w6B'&  
    ftL>oOz[  
    X2 Z E9b  
    -T s8y  
    (c'=jJX  
    感兴趣的优化函数 Bi!j re  
    • 效率满足（>95%） $. ;j4%%  
    • 信噪比不满足（<30db） H1FD|Q3  
    • 杂散光不满足（>5% ^KBE2C  
     zoj3w|G  
    r_5k$u(  
    wRc=;f  
    oicj3xkw?  
    10. 后续IFTA优化后的结果 TAkM-iyH]  
           QGWfF,q  
    S$=e %c  
    IT.'`!T  
     M~6x&|2  
    %LL*V|  
    感兴趣的优化函数 m((A  
    • 效率满足（>95%） ;}=4z^^5  
    • 信噪比满足（<30db） ;AFF7N>&  
    • 杂散光满足（<5%） v Ft]n  
    RWN2 P6  
    11.总结 bIX'|=  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 M"E ]r=1  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ]>K02SVT:  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 nDdF(|Qt  
    • 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。 C:]&V*d.v4  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 +<^TyIJ0  
    5M.KF;P  
     |bHId!d  
    QQ：2987619807 cY}Nr#%s@U  
     
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