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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 !9GJ9ZEXM  
     [^wEKRt&  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 p<>x qU  
    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。 cBICG",TA  
    9[qEJ$--  
    2．模拟任务 JNhHQvi\  
    6{h+(|.(  
    %ux%=@%  
    DOE： !e~Yp0gX#  
    相位型衍射 ~"\qX+  
    光束整形器 ?v-Y1j  
    直径：2mmx2mm /Mk85C79  
    形状：圆形 HSq.0vYl6  
    相位级次：16     8#%Sq=/+M  
    >~O36q^w  
    VayU   
    3.建模任务：入射光场 >7@kwj-f)  
    $@m)8T  
    Hya  ";'  
    高斯准直激光光束的光束参数 3L2@C%  
    G9?6qb:  
    • 波长：632.8nm vfID@g`!q+  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm z;Pr] *F  
    /8!s C D  
    ?Y6MC:l<  
     dc#Db~v}k  
    4.建模任务：期望输出光场 +uR|0Jo8X  
    uP,{yna(  
    Jvi"K  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: @NBWNgBv  
    $'$#Xn,hU  
    • FWHM-直径：0.5mm M6n9>aW4  
    • 边缘宽度：50um Vp3 9`m-W  
    • 效率：>95% f"XFf@!  
    • 信噪比（SNR）：>30dB U3SF'r8  
    • 杂散光：<5% HVb9YU+  
    S<n3wR"^  
     z4l O  
    RG(m:N  
    5.设计方案 RusC5\BUX  
    tPO\e]  
    ?3 :OPP`s  
    • 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）。 2u9^ )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）。 nquKeH  
    p/V  
    X|.M9zIx  
     1](5wK-Z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 zG z^T  
     2N]u!S;d  
    /a7tg+:  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 e2#"o{+@  
    • 用户必须输入所需的信息 g*UI~rp  
    - 入射场 j!r 4p,  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） OCy\aCp  
    - 系统参数 b`Wn98s  
    - 制造条件 Qy ; M:q  
    iQ= %iou  
     HgG-r&r!2  
    C]aa^_Ldd-  
    7.设计过程 .8is! TT  
    !O$*/7  
    eqbxf#H!  
    rl)(4ad=  
    DM6oMT  
    5qco4@8  
    NLDmZra  
    设计和优化过程由两步完成： 4!lbwqo  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 -&Fxg>FrYb  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 fFXG;Q8&  
     IY|;}mIF  
    8.系统模拟 1E Lzzn  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。  9H*$3  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 *AXu_^^  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 dN>XZv  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 UTQ$sg|7p  
    1Giy|;2/  
     fys@%PZq  
    b?-%Uzp<  
    9. 初始几何光学设计的结果 g# ZR, q  
    Z,o*M#}  
    ]s jFj  
    ErF;5ec  
    Ty%4#9``0  
    感兴趣的优化函数 GCrh4rxgg  
    • 效率满足（>95%） >HnD'y*  
    • 信噪比不满足（<30db） L@?Dmn'v  
    • 杂散光不满足（>5% 64}Oa+*s  
     q`09   
    );$Uf!v4  
    =mCUuY#  
    KdF QlQaj  
    10. 后续IFTA优化后的结果 "ffwh  
           (c(c MC'  
    ZZTPAmIr  
    zdn e2  
     b@N|sXt&C  
    _jef{j  
    感兴趣的优化函数 wd*i~A3+?  
    • 效率满足（>95%） T4T_32`XR  
    • 信噪比满足（<30db） U;Hu:q*  
    • 杂散光满足（<5%） 4UoUuKzt  
    Js qze'BGY  
    11.总结 @{.rDz  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 mBc;^8I?23  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 D`e!CprF  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 c[<lr  
    • 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。 ~=%eOoZP;c  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。  <_MQC  
    {AIP\  
     ` e~/  
    QQ：2987619807 U*/  
     
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