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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  ; HP#bx  
     q1jN]H  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 sSz%V[X WL  
    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。 I'?6~Sn3  
    Z~_8P  
    2．模拟任务 lAz2%s{6  
    y)tYSTJK  
    @"w2R$o  
    DOE： FZH-q!"^cK  
    相位型衍射 x_k S g  
    光束整形器 IyOpju)?  
    直径：2mmx2mm qv$!\T  
    形状：圆形 cFDxjX?~  
    相位级次：16     ?|lIXz  
    M}u1qXa  
    95[wM6?J  
    3.建模任务：入射光场 W-ez[raY  
    ljuNs@q  
    9{$8\E9*nd  
    高斯准直激光光束的光束参数 t{6ap+%L  
    GY9y9HNZ  
    • 波长：632.8nm GyuV %  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm P2t_T'R}  
    &>g~-s  
    &kiF/F 1  
     EavX8r  
    4.建模任务：期望输出光场 XddHP;x  
    _; 7fraqX  
    xG8`'SNY  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: HS7_MGU  
    @0D![oA  
    • FWHM-直径：0.5mm `zY!`G  
    • 边缘宽度：50um [g`,AmR\!  
    • 效率：>95% jWSb5#Pw  
    • 信噪比（SNR）：>30dB d@Q][7  
    • 杂散光：<5% BJgDo  
    gJk[Ja  
     2kVp_=c  
    iE=P'"I  
    5.设计方案 3}j1RYtz  
    7 v~ro  
    ^aHh{BQ%  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 K#wK1 Sv  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 @701S(0 '7  
    =U c$D*  
    -%H%m`wD  
     c|Y!c!9F  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 H]]c9`ayt  
     =hGJAU  
    S/fW/W*/}  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ED/FlL{  
    • 用户必须输入所需的信息 v8~YR'T0`V  
    - 入射场 :!']p2B  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） F"[3c6yF  
    - 系统参数 as#J qE  
    - 制造条件 p-Pz=Cx-  
    O_AGMW/2+  
     O|7yP30?M  
    ,T{oy:rB  
    7.设计过程 JhJLqb@q  
    S>#R_H<(  
    }[v~&  
    `iQqhx  
    SM<d  
    :u-.T.zZl  
    B2(,~^39  
    设计和优化过程由两步完成： sf)W~Lx 5a  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 "H?QqrKx  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 (u9Zk~)F  
     a_{6Qdl  
    8.系统模拟 :,^>d3k  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 N~| t!G*9  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Vo >Xp  
    • 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。 !F$R+A+L  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 wS%zWdsz  
    bE4HDq34  
     SK-W%t  
    t%$@fjz  
    9. 初始几何光学设计的结果 c{VJ2NQ+  
    ="dDA/,$VS  
    L=g_@b   
    eO[c lB  
    u w"*zBxl  
    感兴趣的优化函数 e "n|jRh  
    • 效率满足（>95%） c3W BALdh  
    • 信噪比不满足（<30db） >|nt2  
    • 杂散光不满足（>5% y 1nU{Sc@  
     _Ex|f5+  
    uLK(F B  
    l"5y?jT  
    a:}E& ,&M  
    10. 后续IFTA优化后的结果 j 3P$@<  
           9^\hmpP@D  
    z 6cYC,  
    Y`^o7'Z2^P  
     gQ+9xTd  
    &O*ENpF  
    感兴趣的优化函数 eEP( ).  
    • 效率满足（>95%） l{Er+)a  
    • 信噪比满足（<30db） -l[jEJS}  
    • 杂散光满足（<5%） iaRR5D-  
    k{-`]qiK  
    11.总结 Z Xb}R^O-  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 HsH <m j  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 q~h:<,5  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 lwJipIO  
    • 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。 ;"@:}_t  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 I4~^TrznRa  
    <T4(H[9B  
     c,$mWTC  
    QQ：2987619807 DqlK.  
     
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