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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 Yo=$@~vN]  
     4i }nk T  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ;cPPx`0$9  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 UugR  
    Ht/#d6cQ  
    2．模拟任务 t.VVE:A^%  
    :PY6J}:&#  
    ?,+&NX3m  
    DOE： =PNkzFUo  
    相位型衍射 J|^z>gP(  
    光束整形器 U /~uu  
    直径：2mmx2mm u2`j\ Vu  
    形状：圆形 r:E4Wi{\  
    相位级次：16     F7nwV Dc*  
    j72mm!  
    a\oz-`ESa  
    3.建模任务：入射光场 Z#(Y%6[u  
    )PYh./_2  
    )C{20_  
    高斯准直激光光束的光束参数 I&gd"F _v}  
    fo`R=|L[  
    • 波长：632.8nm 8bs'Ek{'o  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm C&%NO;Ole  
    |cp_V  
    -1NR]#P'  
     uudd'L  
    4.建模任务：期望输出光场 L+T7Ge q  
    i gjn9p&_  
    U>bIQk"4  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: C!9mygI  
    b`j9}t Z  
    • FWHM-直径：0.5mm r$'.$k\  
    • 边缘宽度：50um }LQV2 hKTG  
    • 效率：>95% Kng=v~)N'  
    • 信噪比（SNR）：>30dB @ ,;h!vB*=  
    • 杂散光：<5% m\/)m]wR  
    Z]bG"K3l  
     "UhE'\()  
    S~ S>62  
    5.设计方案 xfC$u`e=  
    v6Y[_1  
    X eY[;}9  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 `d4xX@  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ,/TmTX--d  
    eT5IL(mH  
    B]}gfVO  
     *8;<w~  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 /-m)  
     M"{*))O\-c  
    @JLN3  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Tz.okCo]z  
    • 用户必须输入所需的信息 #f_'&m  
    - 入射场 "oFi+']*  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） c=bK_Z_  
    - 系统参数 2J$vX(  
    - 制造条件 ]q[(z  
    Nge@8  
     aaN/HE_  
    E4Ez)IaKyi  
    7.设计过程 D)l\zs%ie  
    `' EG7  
    8y_(Iu|:  
    =ud~  
    NG:4Q.G1g  
    3PL0bejaT7  
    |r?0!;bN0  
    设计和优化过程由两步完成： s6 (md<r  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 )p>p3b g  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 +F-Y^):  
     ,,80nW9E  
    8.系统模拟 ~&F|g2:  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 x5pu+-h  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Lp@Al#X55  
    • 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。 ~UQ<8`@a  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 :"Tkl$@,  
    V51kX{S  
     0`p"7!r  
    )D'# >!Y  
    9. 初始几何光学设计的结果 $ve$Sq  
    s"w^E\ >6  
    Fs=x+8'M  
    6@FhDj2X  
    }aXSMxCd  
    感兴趣的优化函数 4MW oGV9  
    • 效率满足（>95%） tQUKw@@Q  
    • 信噪比不满足（<30db） Otq1CD9  
    • 杂散光不满足（>5% KD+&5=Y  
     )1@%!fr  
    (e!Yu#-  
    Knb(MI6  
    fZsw+PSy  
    10. 后续IFTA优化后的结果 kjdIk9 Y  
           s~B)xYmyB'  
    5[)#3vY  
    wTZ(vX*mK  
     \ISg6v{/  
    O&;d82IA{  
    感兴趣的优化函数 ; qbK[3.  
    • 效率满足（>95%） t:P]bp^#  
    • 信噪比满足（<30db） EL z5P}L6  
    • 杂散光满足（<5%） wmXI8'~F&  
    ?2,D-3 {  
    11.总结 Y+vIU*O  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 gae=+@z  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 h4hp5M  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 @]2aPs} }6  
    • 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。 ZfVY:U:o>  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ~dLbhjde n  
    2|B@s3a  
     !Yn#3c  
    QQ：2987619807 _zzNF93Bn  
     
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