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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 F1.Xk1y%  
     C][$0  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 v Z9OJrF  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 DC h !Z{I  
    1b3 a(^^E  
    2．模拟任务 2p&$bf t  
    v^JzbO~|gj  
    BzfR8mD  
    DOE： fn,n'E]  
    相位型衍射 :GIBB=D9  
    光束整形器 _z#" BN  
    直径：2mmx2mm <G}Lc  
    形状：圆形 r0}x:{$M  
    相位级次：16     O]tR~a  
    Pg8.RvmQ  
    6=/sEzS'  
    3.建模任务：入射光场 W/,bz",v3  
    d}Pfj=W  
    DP @1to@  
    高斯准直激光光束的光束参数 :xr^E]  
    7*PBJt\  
    • 波长：632.8nm Ye3o}G9z  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm v/ N[)<  
    &#e;`(*  
    PRU&y/zZmG  
     !CU-5bpu  
    4.建模任务：期望输出光场 yn\c;Z  
    &?R/6"J  
    Q/SO%E`E  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）:  oE+P=  
    Wo "s;Z  
    • FWHM-直径：0.5mm j{Px}f(=  
    • 边缘宽度：50um 684& H8  
    • 效率：>95% ycBgr,Ynu<  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ,cNe-KJk  
    • 杂散光：<5% D>y5&`  
    WOn<;'}M&  
     59zWB,y(P  
    B{)#A?Rh.  
    5.设计方案 d` ttWWPw  
    I$.lFQ%(  
    R5ra*!|L)  
    • 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）。 nod&^%O"  
    • 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）。  :f[ w  
    ,y]-z8J  
    C4(xtSJSd!  
     #$Zx].[lc  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 L(yUS)O  
     u9 &$`N_G  
    "|X'qKS(H{  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 }B'-*)^|e{  
    • 用户必须输入所需的信息 W+a/>U  
    - 入射场 .6`r`|=  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） )l`Ks  
    - 系统参数 =Q<VU/  
    - 制造条件 x\Q}fk?{t  
    d3q%[[@  
     gbzBweWF  
    LY0f`RX*&  
    7.设计过程 *1EmK.-'u  
    8vuTF*{yZ  
    7nT|yL?  
    Jpduk&u  
     `vH|P  
    / ]8e[t>!f  
    _]*YSeh=  
    设计和优化过程由两步完成： 4wSZ'RTSR  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 gfK_g)'2U  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ow \EL  
     U^KWRqt  
    8.系统模拟 _{`Z?lt  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ;J|t-$Z  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 xF{%@t  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 z@VL?A(3  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 tn$TyCzckW  
    rY(7IX  
     `n>|rd  
    ^>an4UJ t  
    9. 初始几何光学设计的结果 `F/R:!v  
    KS8@A/f  
    kKlNhP(  
    ufk2zL8y  
    nT> v  
    感兴趣的优化函数 l1T`[2  
    • 效率满足（>95%） MxpAh<u!vF  
    • 信噪比不满足（<30db） C"kfxpCi  
    • 杂散光不满足（>5% )K?7(H/j  
     LN+x!#:e  
    ]D;*2Lw4&  
    ?Ojv<L-f.:  
    D4c'6WGb@  
    10. 后续IFTA优化后的结果 B{=DnB6  
           ].rKfv:  
    'nPI zK<v  
    K W&muD  
     iT&4;W=72~  
    s3sRMB2  
    感兴趣的优化函数 )&T 5 /+  
    • 效率满足（>95%） Jw5@#j  
    • 信噪比满足（<30db） %P~;>4i,  
    • 杂散光满足（<5%） EHq; eF  
    wL~A L  
    11.总结 a0)w/A&  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 P Ptmh. }e  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 U+'zz#0qN  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 }< '6FxR  
    • 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。 sxr,] @  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 [_%u5sc-y  
    DX!dU'tj  
     ,EHLW4v  
    QQ：2987619807 DNZ,rL:h  
     
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