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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 E6=JL$"  
     ;VL v2J*  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Tx+Bkfj  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 p H5iv>H  
    &$,%6X"  
    2．模拟任务 ? bq S{KF  
    &{x%"Aq/  
    m,u5S=3A{!  
    DOE： 5Dhpcgq<<  
    相位型衍射 /F(wb_!  
    光束整形器 #TXN\YNP  
    直径：2mmx2mm (F<VcB  
    形状：圆形 kPt] [1jo  
    相位级次：16     n0nvp@?7bJ  
    C0eqC u)Q  
    :c vZk|b%  
    3.建模任务：入射光场 l\?HeVk^  
    _4#8o\  
    {x-iBg9#l2  
    高斯准直激光光束的光束参数 sy ]k  
    Q?Y\WD  
    • 波长：632.8nm gG 9e.++:  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm o:p6[SGd  
    nO ^m  
    M<AjtDF%  
     j/oM^IY  
    4.建模任务：期望输出光场 FR7DuH/f)  
    <;O -N=  
    Y`O"+Jr  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 3!&PI  
    wc&`/'<p  
    • FWHM-直径：0.5mm /|kR= ~  
    • 边缘宽度：50um :|Ckr-k"1e  
    • 效率：>95% {c7ZA%T~R  
    • 信噪比（SNR）：>30dB dTE(+M- Gr  
    • 杂散光：<5% @scy v@5)F  
    SRUg2)d  
     :jJ;&t^^  
    -w[j`}([P9  
    5.设计方案 y4V~fg;  
    j o7`DDb  
    @1`!}.Tk  
    • 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）。 0TDc Q  
    • 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）。 4(h19-V  
    < wI z8V  
    xg|\\i  
     k3pY3TA@w+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Wk0"U V  
     K4r"Q*h  
    w,6zbI/  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。  -L.U4x  
    • 用户必须输入所需的信息 i;CVgdQ8  
    - 入射场 g`2DJi&)  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ^`HP&V  
    - 系统参数 mMz^I7$  
    - 制造条件 cl`!A2F1G#  
    $N}nO:`t  
     *_qW;l7  
    rz@FUU:&  
    7.设计过程 *VbB'u:  
    +1te8P*  
    2 SJ N;A~}  
    fcim4dfP  
    Hv>16W$_  
    cC NyW2'  
    r?:zKj8/u  
    设计和优化过程由两步完成： hxXl0egI  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 2b[R^O}   
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 8Hdm(>  
     vFz#A/1  
    8.系统模拟 "%mu~&Ga  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 }#b[@3/T  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 gsSUmf1  
    • 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。 aw3 oG?3I  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Xcy Xju#"p  
    6JCq?:#ab  
     :vsF4  
    oZ /z{`  
    9. 初始几何光学设计的结果 0m,3''Q5lO  
    -;i vBR  
    4P>4d +  
    @_ZE_n  
    BDO]-y  
    感兴趣的优化函数 #},4m  
    • 效率满足（>95%） qubyZ8hx  
    • 信噪比不满足（<30db） g5\EVcHkz  
    • 杂散光不满足（>5% (oUh:w.]Gw  
     .!B>pp(9  
    03!!# 5iJ  
    >U.f`24  
    Rg3cqe#O/  
    10. 后续IFTA优化后的结果 dw"Tv ~  
           HQ7  
    2qN|<S&  
    o)M=; !  
     3jJd)C R  
    }(yX$ 3?`  
    感兴趣的优化函数 ;ATn&  
    • 效率满足（>95%） H[u[3  
    • 信噪比满足（<30db） /Tc I  
    • 杂散光满足（<5%） 8M_p'AR\,y  
    v)!C Dpw  
    11.总结 ;;Y>7Kn!u  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 z5UY0>+VdS  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 zG|#__=T  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 w]& o]VP  
    • 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。 S{l >|N2q  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 dB=aq34l  
    xc&&UKd  
     _P:}]5-|  
    QQ：2987619807 in[yrqFb7t  
     
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