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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 },5'z {3E  
     ;pD)m/$h`  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 .D4bqL  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 Xnuzr" 4u  
    GHF_R,7  
    2．模拟任务 @<M*qK1h  
    hI pKJ&hm  
    #k<":O  
    DOE： ?EU\}N J  
    相位型衍射 * MM[u75  
    光束整形器 y<XlRTy[}  
    直径：2mmx2mm 24Z]%+b*E  
    形状：圆形 {F N;'Uc  
    相位级次：16     V@d )?T  
    5]1leT  
    /D_+{dtE  
    3.建模任务：入射光场 1!p/6  
    'SLE;_TD  
    M}0eu(_|  
    高斯准直激光光束的光束参数 uhV0J97  
    DWt*jX*  
    • 波长：632.8nm ED$DSz)x  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 44\>gI<  
    6|J'>)  
    D\^WXY5e%y  
     }.)s%4p8  
    4.建模任务：期望输出光场 *m+5Pr`7  
    4gdY`}8b^}  
    yB LUNIr  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ;r=b|B9c  
    9umGIQHnil  
    • FWHM-直径：0.5mm `ya;:$(6  
    • 边缘宽度：50um  Voh hQ  
    • 效率：>95% oUx[+Gnv  
    • 信噪比（SNR）：>30dB L;W.pe0  
    • 杂散光：<5% kqvow3u  
    IGFGa@C  
     tLm867`c7  
    n,P5o_^:  
    5.设计方案 '#O_}|ZN  
    w W$(r-  
    p4VqV6LwD  
    • 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）。 Aox3s?  
    • 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）。 %'L;FPxB  
    (I{ $kB"p  
    %up}p/?  
     1'6cGpZY  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 *i$ePVU  
     %@ mGK8  
    Jx-wO/  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 m:`@?n~..  
    • 用户必须输入所需的信息 c\cZ]RZ  
    - 入射场 $2z _{@Z  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） qH%")7>  
    - 系统参数 RE46k`44  
    - 制造条件 Z& !!]"I  
    sCH)gr@gJ^  
     H D/5!d  
    dc0@Y  
    7.设计过程 =~FG&rk^  
    UWG+#,1J.\  
    'bW5Fr>W  
    j kn^Z":  
    FT\?:wpKa  
    y@vj;3:  
    ~waNPjPRG  
    设计和优化过程由两步完成： !FG%2L4?,5  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 >kYp%r6  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 R U!?-#*  
     Lue|Plm[y  
    8.系统模拟 utO.WfWP  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 (L69{n  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 (fk5'  
    • 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。 >w'$1tc?+F  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ?{J!#`tfV  
    EO"C8z'al  
     z[!x:# q8`  
    )3E,D~1e%  
    9. 初始几何光学设计的结果 /NBTvTI  
    !G=>ve  
    #n})X,ip2  
    gT1P*N;v  
    6* rcR]  
    感兴趣的优化函数 [e"RTTRfZ  
    • 效率满足（>95%） k 'zat3#f  
    • 信噪比不满足（<30db） a5wDm  
    • 杂散光不满足（>5% -Wjh**  
     sk X]8  
    )+~E8yK  
    ,ECAan/@  
    i2F(GH?p[  
    10. 后续IFTA优化后的结果 T)\NkM&  
           INNAYQ  
    VuWib+fT  
    g6' !v  
     #\FT EY!  
    5:gj&jt;)7  
    感兴趣的优化函数 @FX{M..  
    • 效率满足（>95%） |>utWT]S  
    • 信噪比满足（<30db） J|j;g!fK  
    • 杂散光满足（<5%） .hz2&9Ow  
    /7p>7q 9g  
    11.总结 O~'FR[J  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 %Y',|+Arx  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 z\Ui8jo:;  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 cf*zejbw  
    • 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。 dB)9K)  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 sc xLB;  
    ba&o;BLUy  
     TA)LPBG  
    QQ：2987619807 LZV}U*  
     
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