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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 =gCv`SFW  
     3le/(=&1  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 =y; tOdj  
    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。 QfuKpcT &  
    NJG-~ w  
    2．模拟任务 AR i_m  
    }xx[=t=nUf  
    9Z,vpTE  
    DOE： #:{Bd8PS  
    相位型衍射 pm+_s]s,  
    光束整形器 b]v.jgD  
    直径：2mmx2mm }|rnyYA  
    形状：圆形  o *2TH2  
    相位级次：16     }JXAG/<  
    Vd2bG4*=  
    ~yH<,e  
    3.建模任务：入射光场 G2]/g  
    ~7Ey9wRkD  
    %(GWR@mfC  
    高斯准直激光光束的光束参数 3;(6tWWLT  
    d`D<PT(\  
    • 波长：632.8nm 7q>WO  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm nYJ)M AG@  
    .0l0*~[  
    uFDJRQJ<  
     C0o 0 l>  
    4.建模任务：期望输出光场 uXiAN#1  
    Y/1KvF4)k  
    #<V/lPz+  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: -/:N&6eRb  
    cXx?MF5  
    • FWHM-直径：0.5mm 9NTBdo%u  
    • 边缘宽度：50um D[2I_3[wp  
    • 效率：>95% YGP.LR7  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 9Xb,Swo~  
    • 杂散光：<5% 0z@ KkU{Z  
    tG(#&54  
     !424K-nW  
    gWm -}Nb4  
    5.设计方案 vA rM.Bu>b  
    (9hCO-r  
    (9r\YNK  
    • 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）。 %xtTh]s  
    • 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）。 ,bhOIuep3  
    Q}p+/-U\  
    LeBuPR$  
     w=.w*?>  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 OOy]:t4 /  
     :<ye:P1s  
    1Wd?AyTY,  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 QiB ^U^f  
    • 用户必须输入所需的信息 Az.(tJ X"  
    - 入射场 b/IT8Cm3  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） %~`8F\Hiu  
    - 系统参数 Mg? ^5`*  
    - 制造条件 \M~M  
    H!Gsu$C  
     4.|-?qG  
    4 G`7]<  
    7.设计过程 g 4,>cqRkq  
    7`;55Se  
    4fPbwiK j  
    +yX\!H"  
    XQAdb"`  
    s@^ (1g[w`  
    '@)47]~  
    设计和优化过程由两步完成： X;Tayb  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 +b_g,RNs!  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 iM;7V*u  
     O,(p><k$/  
    8.系统模拟 Rg3 Lo ?  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 |=H*" (  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 asT:/z0  
    • 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。 P6,~0v(S  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 / /63?s+  
    x&qC~F*QR%  
     Fy!u xT-\  
    qMT7g LB'1  
    9. 初始几何光学设计的结果 tFLdBv!=:^  
    7Io]2)V  
    }t!,{ZryE1  
    / sI0{  
    >vE1,JD)w  
    感兴趣的优化函数 bl. y4  
    • 效率满足（>95%） 8&FnXhZg4  
    • 信噪比不满足（<30db） rW$ )f  
    • 杂散光不满足（>5% )SG+9!AbMZ  
     MQc|j'vEY  
    .]+Z<5Fo  
    :A%|'HxH3  
    Vy-N3L  
    10. 后续IFTA优化后的结果 /Po't(-x  
           rblEyCR  
    A<ca9g3  
    ]O Nf;RH  
     _^cDB1I ?  
    8z&7wO  
    感兴趣的优化函数 rZ<n0w  
    • 效率满足（>95%） .kWMr^ g  
    • 信噪比满足（<30db） $]:yc n9l  
    • 杂散光满足（<5%） [4uTp[U!r  
    lA[BV7.=7  
    11.总结 l \~w(8g<A  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 r )8[LN-  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 uJ jm50R<  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 nb}*IExd  
    • 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。 7\*_/[B  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 >r+Dl\R  
    3vx*gfr3  
     SaK aN#C  
    QQ：2987619807 UFnz3vc  
     
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