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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 ,57g_z]V  
     2r,K/'  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 `\(Fax  
    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。 ~z^VMr  
    c*9RzD#Zj  
    2．模拟任务 ;Q:^|Fw!F  
    `<8~tS/. w  
    $j)Er.!9|R  
    DOE： +kd88Fx  
    相位型衍射 |k{?\(h;  
    光束整形器 8AOJ'~$  
    直径：2mmx2mm +D*b!5[  
    形状：圆形 q!$?G]-%  
    相位级次：16     wtndXhVC4>  
    peY(4#  
    "$;=8O5O  
    3.建模任务：入射光场 ` Cdk b5  
    kb Fr  
    w6'o<=  
    高斯准直激光光束的光束参数 >w9fFm!Q  
    LL7a 20  
    • 波长：632.8nm ~Wm`SIV  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Xl.h&x0? 8  
    hT>h  
    &^8>Kd8  
     Pv1C o:  
    4.建模任务：期望输出光场 t IdH?x  
    KIps {_J[<  
    Hz`rw\\Xq  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: t7H2z}06=h  
    fJtJ2xi  
    • FWHM-直径：0.5mm j/5>zS  
    • 边缘宽度：50um MGCwT@P  
    • 效率：>95% Pwt4e-  
    • 信噪比（SNR）：>30dB f9cS^v_:  
    • 杂散光：<5% i44UqEb  
    9TjAEeU  
     .taJCE  
    ?g&6l0 n`  
    5.设计方案 z1aApS  
    zU:zzT}|TZ  
    3Wrl_V  
    • 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）。 HWxk>F0  
    • 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）。 "Q`{+|'=E  
    iNZ'qMH22  
    l!ltgj  
     LDN'o1$qo  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 UR ck#5  
     L}ud+Wfox  
    z%Ywjfn'  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .L0pS.=LT  
    • 用户必须输入所需的信息 L01R.3Z+  
    - 入射场 B08q/ qi  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） _- H uO/  
    - 系统参数 !T@>Ld:  
    - 制造条件 *r!1K!c  
    e,>L&9] ZI  
     l7Y^C1hM  
    ^2[0cne  
    7.设计过程 XtRfzqg?K  
    w:I^iI .  
    Ih!UL:Ckh  
    CsS0(n(x  
    Z`v6DfK}  
    9aD6mp  
    +?zyFb]Km  
    设计和优化过程由两步完成： k ~lj:7g~  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 =<s+cM  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 7Av/ZS  
     W%hdS<b  
    8.系统模拟 _j-k*:  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 }UMg ph:2:  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 J\b,rOIf  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 7qt<C LJ  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。  %1<No/  
    ?q1&(g]qO  
     HuBG?4Qd  
    I! {AWfp0  
    9. 初始几何光学设计的结果 M.zS +  
    1eZ">,F6<  
    k{Vc5F  
    z11;r]VI  
    Kg=TPNf"$  
    感兴趣的优化函数 hi"[R@UG  
    • 效率满足（>95%） m=Y9sB  
    • 信噪比不满足（<30db） }OJ*o  
    • 杂散光不满足（>5% aj51%wKMb:  
     1GN>,Lb: o  
    9G` 2t~%  
    E^zgYkZO  
    m <IPi <  
    10. 后续IFTA优化后的结果 !p >a,8w  
           \O/" F;  
     g2L  
    F\Q)l+c  
     HAEgR  
    f)H6 n l7r  
    感兴趣的优化函数 xyj)W  
    • 效率满足（>95%） Yd~K\tX :n  
    • 信噪比满足（<30db） m~1{~'  
    • 杂散光满足（<5%） SJoQaR,)>  
    NoO>CjeFb  
    11.总结 ^W9[PE#F  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 gP/[=:  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 q#LwM]<.@>  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 s0H_Y'  
    • 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。 wXPNfV<(2  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 #QXv[%k  
    bYQ h{q  
     Bwjd/id q  
    QQ：2987619807 au9r)]p-  
     
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