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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 uKR\Xo}  
     gJFR1  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 u_}`y1Xu#  
    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。 RI[7M (  
    q9>Ls-k  
    2．模拟任务 xUiWiOihr6  
    zqHpT^B?  
    ?$30NK3G  
    DOE： |dl0B26x  
    相位型衍射 1R'u v4e  
    光束整形器 zmy4tsmX  
    直径：2mmx2mm Aj8l%'h[  
    形状：圆形 klK-,J  
    相位级次：16     nV!2Dfd  
    Z-^uM`],G  
    ?r -\%_J_(  
    3.建模任务：入射光场 F:[7^GQZ{  
    (*Gi~?-  
    A0cM(w{7_  
    高斯准直激光光束的光束参数 kP!%|&w;  
    ffmG~$Yh_  
    • 波长：632.8nm UC8vR>e\  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Mv/IMO0rR  
    XysFwi  
    I!|y;mh:it  
     e={k.y }x}  
    4.建模任务：期望输出光场 8 *4@-3Sx  
    b34zhZ  
    io1S9a(y  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: tx^92R2/  
    0OleO9Ua  
    • FWHM-直径：0.5mm y;,=a jrF  
    • 边缘宽度：50um MxM]( ew~7  
    • 效率：>95% VqcBwJ!?p  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ~/^y.SsWM  
    • 杂散光：<5% gIV3n#-{L  
    ~v.jZ/h  
     e+NWmu{<_  
    ^-gfib|VGe  
    5.设计方案 /HB+ami,  
    tP}Xhn`  
    7!O^;]+,  
    • 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）。 AC 9{*K[  
    • 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）。 Jz~+J*r;]A  
    3x04JE3!  
    o `b`*Z  
     =jJ H^Y2  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 m(2G*}  
     (3e;"'k  
    %)zk..K{l  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 DBQOxryP>o  
    • 用户必须输入所需的信息 J)-T:.i|0  
    - 入射场 p G)9=X!9  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） l'|E,N>X  
    - 系统参数 C}n'>],p  
    - 制造条件 LiiK3!^i  
    $-m@KB  
     3CA|5A.Pa  
    f&6w;T=  
    7.设计过程 J$1j-\KS  
    " <<A  
    mG0L !5  
    X7e>Z)l  
    `-~`<#E[  
    Bx+d3  
    }$^]dn@  
    设计和优化过程由两步完成： $8jaapNm@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 a`DWpc~  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 [m~b[ZwES  
     ^Y$QR]  
    8.系统模拟 V@B7 P{gH  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7*+Km'=M  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 7 rH'1U  
    • 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。 )V=0IZi  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _o\>V:IZ  
    Ynvj;  
     aPprMQ5  
     ~q*i;*  
    9. 初始几何光学设计的结果 E3y6c)<  
    NPS .6qY  
    P=c?QYF  
    a[q84[OQ  
    :*#rRQ>t  
    感兴趣的优化函数 +eU`H[iu  
    • 效率满足（>95%） &j3` )N  
    • 信噪比不满足（<30db） nlaG<L#  
    • 杂散光不满足（>5% n;%y  
     w2k<)3 g~  
    Dzo{PstM%  
    Y=9qJ`q  
    h iAxh Y  
    10. 后续IFTA优化后的结果 hXNH"0VCV  
           ~ W@X-  
    )^&,Dj   
    vT%qILTrQf  
     )Ea8{m!   
    `ovgWv  
    感兴趣的优化函数 kQy&I3  
    • 效率满足（>95%） Yhe+u\vGs\  
    • 信噪比满足（<30db） L1rwIOgq^  
    • 杂散光满足（<5%） Tj&'KF8?L  
    p<q].^M  
    11.总结 =9^Q"t4  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 &2Q*1YXj  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。  QGXQ{  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 8qN"3 Et  
    • 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。 !I~C0u  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 \9'!"-i  
    W,DZ ;). %  
     un6cD$cHr  
    QQ：2987619807 _AprkI_  
     
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