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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 M=^d  
     Ehx9-*]  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 eYUb>M)  
    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。 `8!9Fp  
    Nz dN4+  
    2．模拟任务 N p"p*O  
    w2DC5ei'  
    wMW<lT=;  
    DOE： =^4Z]d  
    相位型衍射 +RooU?Aq  
    光束整形器 ?M4o>T%p"  
    直径：2mmx2mm *[[Gu^t^!  
    形状：圆形 [neuwdN  
    相位级次：16     uM2@&)u  
    k =! Q  
    'ITq\1z  
    3.建模任务：入射光场 _(N+z.  
    f^F;`;z  
    rwP#Yj[BK+  
    高斯准直激光光束的光束参数 |+nmOi,z  
    7gC?<;\0  
    • 波长：632.8nm [}L~zn6>?a  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm l\UjvG  
    >#]A2,  
    MAek856  
     FIq'W:q:  
    4.建模任务：期望输出光场 F&B\ X  
    yK*vn]}  
    %qc_kQ5%  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Kip&YB%rk  
    f'*-<sSr  
    • FWHM-直径：0.5mm QOWGQl%!  
    • 边缘宽度：50um ^ij0<*ca9  
    • 效率：>95% *vb"mB  
    • 信噪比（SNR）：>30dB (0 T!- hsP  
    • 杂散光：<5% u$T]A8e  
    2K}49*  
     sYKx 3[V/  
    V^_A{\GK  
    5.设计方案 X*2W4udF  
    PT/Nz+  
    eCGr_@1  
    • 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）。 -UhpPw 6  
    • 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）。 7+HK_wNi  
    a"jE\OZ{+s  
    rpow@@ad<  
     x UdF.c  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 L`1 ITz  
     2zC4nF)>O  
    iWCYK7c@.-  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 26j<>>2  
    • 用户必须输入所需的信息 &n<YmW?"  
    - 入射场 V*?cMJ_G  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） VF?H0}YSHb  
    - 系统参数 b| L;*<KU  
    - 制造条件 $)M3fZ$#  
    C~En0G1  
     P $`1}  
    9X*N k~}Y  
    7.设计过程 F[ E'R.:  
    tMl y*E  
     Vl_6nY;  
    :>&q?xvA  
    tq L(H25z  
    GHv6UIe&  
    *6}M.`.-  
    设计和优化过程由两步完成： t'44X  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 5Kzt8Tv[  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 5H3o?x   
     65LtCQ }  
    8.系统模拟 o#qdgZ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 j )J |'b|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _o~ pVBl/  
    • 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。 Mq> 4!  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 f{9+,z   
    ^to*ET{0  
     o5Oig  
    Rpn<"LIoB:  
    9. 初始几何光学设计的结果 x1gS^9MqCB  
    J9T2 p\5  
    $?GggP d  
    tc~gn!"  
    d.&_j`\F  
    感兴趣的优化函数 Y '/6T]a  
    • 效率满足（>95%） c9/w{}F  
    • 信噪比不满足（<30db） E1QJ^]MG.  
    • 杂散光不满足（>5% T~UDD3  
     DGFSD Py[  
    D6ZHvY8R  
    k{*EoV[.$  
    Z`-$b~0  
    10. 后续IFTA优化后的结果 mE~ WE+lw9  
           5EtR>Pc  
    :w8{BIUN)  
    F,_L}  
     G$C2?|V)=  
    NO5k1/-  
    感兴趣的优化函数 WuK<?1meN  
    • 效率满足（>95%） ,6+j oKe-  
    • 信噪比满足（<30db） ,M.C]6YMr  
    • 杂散光满足（<5%） eT%x(P  
    {6u)EJ  
    11.总结 {a[BhK'g  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 >DRxF5b{  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 'aNkU  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 e'mF1al  
    • 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。 Xqf\}p n  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 J6#h~fpv  
    YJ~<pH  
     9a_P 9s3w  
    QQ：2987619807 SQ) BS/8A  
     
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