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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 uH} }z!  
     0n?^I>j  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 I^``x+a  
    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。 ge&!GO  
    oHethk  
    2．模拟任务 CY@#_z  
    Is  ( Ji  
    R36A_  
    DOE： al]-*=v7}  
    相位型衍射 9iK%@k  
    光束整形器 u>03l(X6f  
    直径：2mmx2mm W_]onq 6  
    形状：圆形 pc](  
    相位级次：16     s%l^zA(  
    A9y3B^\*  
    ~5~Cpu2v7  
    3.建模任务：入射光场 Bh q]h  
    ~2 J!I^ J  
    ? C6t Yd  
    高斯准直激光光束的光束参数 p<(b^{EX  
    8/ CK(G  
    • 波长：632.8nm  }}d,xI  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ]RI+:f  
    FlLk.+!t  
    p}a0z?  
     zW; sr.  
    4.建模任务：期望输出光场 K|wB0TiXP  
    rhwjsC6  
    YGCBDH%6  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: e:;u_ be~  
    -=4:qQEw  
    • FWHM-直径：0.5mm yRldPk_  
    • 边缘宽度：50um 3ZL<6`YF  
    • 效率：>95% /E5>cqX4A  
    • 信噪比（SNR）：>30dB iq`caoi  
    • 杂散光：<5% [Pz['q L3t  
    k:`yxxYIh  
     a`;nB E  
    #J*hZ(Pq  
    5.设计方案 KyRcZ"  
    _h P7hhR  
    lemUUl(^  
    • 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）。 E Ks4N4k  
    • 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）。 LVBE+{P\5?  
    SH1)@K-  
    ,uCgC4EP  
     .]K{8[:hq  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 o#=O5@>ai  
     6{?B`gm7g  
    mW 'sdb  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 LZ1)zoJ  
    • 用户必须输入所需的信息 '"]U+aIg  
    - 入射场 Xny{8Oo<1?  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 7E\k97#G  
    - 系统参数 / yTPb  
    - 制造条件 lw_PQ4Hp  
    sH+ 90|?  
     zIbrw9G  
    C;XhnqWv+l  
    7.设计过程 cPPTGpqw  
    +;N;r/d_i  
    <,Pk  
    D[p`1$E-1v  
    YaAOP'p  
    ^_G@a,  
    =nE^zY2m%  
    设计和优化过程由两步完成： e# z#bz2<  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 4~z-&>%  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ! +XreCw  
     N<T@GQwkS  
    8.系统模拟 Z6IWQo,)Rh  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 0K^?QM|S  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 $9?<mP2-*  
    • 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。 i^"!"&tW#  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 O#x=iZI  
    -s9()K(vZG  
     Ex@o&j\93  
    s-JS[  
    9. 初始几何光学设计的结果 :HkX sZ  
    O*ER3  
    -Rbv#Y  
    #.@-ng6C  
    r&Qq,koE  
    感兴趣的优化函数 y=SVS3D  
    • 效率满足（>95%） g,s^qW0vds  
    • 信噪比不满足（<30db） `{9bf)vP6  
    • 杂散光不满足（>5% yVgHu#?PM  
     q0VR&b`?>D  
    sI6coe5n  
    C!W0L`r  
     N}KL'  
    10. 后续IFTA优化后的结果 1;eWnb(  
           y'm5Z-@o6  
    !uqp?L^;  
    W(Rp@=!C  
     & 6nLnMF8x  
    hd@jm^k  
    感兴趣的优化函数 eD!mR3Ai@D  
    • 效率满足（>95%） w/csLi.O  
    • 信噪比满足（<30db） [I`:%y  
    • 杂散光满足（<5%） O2"5\@HfE  
    ) (0=w4  
    11.总结 ^o4](l  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ;2[),k  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 OxN[w|2\4  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Ty}Y/jW  
    • 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。 `\J,%J  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 4))N(m%3F  
    l"/E,X  
     -quJX;~  
    QQ：2987619807 t8M\  
     
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