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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 ? e9XVQ*  
     *sc0,'0  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 >6.[i@RmWU  
    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。 >/kPnpJ  
    :=iM$_tp'  
    2．模拟任务 Ov~S2?E8  
    0I(GB;E  
    =0@d|LeZ  
    DOE： ;qT!fuN;  
    相位型衍射 jza}-=&+e  
    光束整形器  rvwl  
    直径：2mmx2mm 1OiZNuI:E  
    形状：圆形 p5twL  
    相位级次：16     ;EE&~&*w  
    O5G<O(,\  
    K-"HcHuF  
    3.建模任务：入射光场 2-c U -i4  
    PO1:9  
    rHC+nou  
    高斯准直激光光束的光束参数 <WHs  
    ~kSnXJv  
    • 波长：632.8nm Sob $j  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 0bnVIG2q  
    LAK-!!0X  
    2h|(8f:y  
     UuOLv;v  
    4.建模任务：期望输出光场 :YRzI(4J  
    fo!Lp*'0  
    !q=Q~ea  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :C|>y4U&(s  
    #T$'.M  
    • FWHM-直径：0.5mm )bIK0h  
    • 边缘宽度：50um 7&RJDa:a7T  
    • 效率：>95% 9(N)MT5F  
    • 信噪比（SNR）：>30dB XTi0,e]5{u  
    • 杂散光：<5% Ch \ed|u  
    )/+eL RN5G  
     sjkKaid  
    a' >$88tl  
    5.设计方案 9 .&Or4>  
    G0 nH Z6  
    FkxhEat8  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 k`2B9,z  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ;@7 #w  
    PGv}fEH"  
     Z@.ol Y  
     %)6 :eIS  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 BJO~$/R?v  
     :AqnWy  
    g]@R'2:1  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 2=/g~rp*  
    • 用户必须输入所需的信息 Kz3h]/A.  
    - 入射场 S] K6qY  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ;qVEI/  
    - 系统参数 vVAZSR#  
    - 制造条件 tEWj}rX   
    lc$@Jjg9  
     *p#YK|  
    G|PIH#  
    7.设计过程 l=-d K_ I?  
    &PQ{e8w  
    c@o/Cv  
    ;aRWJG  
    qLW-3W;WUH  
    ">D(+ xr!)  
    %dk$K!5D0  
    设计和优化过程由两步完成： fssL'DD  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [vjkU7;7A  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 9 <kkzy  
     s<r.+zqW  
    8.系统模拟 <T.3ZZ%  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 A^Hp#b @  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 G`9F.T_Z^)  
    • 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。 BE2\?q-  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 a+a%}76N  
    z`r4edk3  
     GLKN<2|2@y  
    4;c_%=cU  
    9. 初始几何光学设计的结果 Ko]h r  
    ~tj7zI6  
    knK=ENf;e  
    p_40V%y^  
    ?xTeio44  
    感兴趣的优化函数 pYhI{  
    • 效率满足（>95%） Bzy=@]`  
    • 信噪比不满足（<30db） ]'ApOp  
    • 杂散光不满足（>5% I{g2q B$6  
     O"-PNF,J  
    |xgCV@  
    QsF<=b~  
    XOU-8;d  
    10. 后续IFTA优化后的结果 NMY!-Kv 5  
           sK9h=J;F/  
    S~(VcC$K  
    K~ /V  
     vLT12v:)`  
    W%XS0k}x  
    感兴趣的优化函数 cp?P@-  
    • 效率满足（>95%） S| -{wC%  
    • 信噪比满足（<30db） e4W];7_K!  
    • 杂散光满足（<5%） ZE(RvPW  
    w*ktx{  
    11.总结 Di1G  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 .Zt/e>K&  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 98}vbl31j  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 YIk6:W{  
    • 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。 "yq;{AGOGl  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 :pjK\  
    r`g;k&"a  
     _ktSTzH0  
    QQ：2987619807 _C8LK.M#j  
     
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