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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 E 02l=M  
     4X^{aIlshk  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 X8Ld\vZYn  
    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。 us,1:@a)a  
    P O{1u%P  
    2．模拟任务 u^{6U(%  
    IC:wof "  
    yk<$XNc  
    DOE： !"e~HZmr  
    相位型衍射 Jfkdiyy"  
    光束整形器 5HAIKc  
    直径：2mmx2mm vKCgtk  
    形状：圆形 7:>VH>?D  
    相位级次：16     XA%a7Xtni  
    V7qc9Gd@I  
    5W29oz}-S  
    3.建模任务：入射光场 aTx*6;-PH  
    8iDg2_l`G  
    :?}U Z#  
    高斯准直激光光束的光束参数 B,Gt6c Uq  
    J/o$\8tiMw  
    • 波长：632.8nm D" 4*&  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm p>c`GDU  
    ^ew<|J2,B  
    aYyUe>  
     '\iWp?`$  
    4.建模任务：期望输出光场 $)fybn Y  
    U.[?1:v  
    \f AL:mJ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ctzaqsr  
    yQXHEB  
    • FWHM-直径：0.5mm j+>#.22+  
    • 边缘宽度：50um Rt{`v<  
    • 效率：>95% fzVU9BU  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Q6|~ks+Y  
    • 杂散光：<5% (Wm4JmX%  
    # XD-a  
     UW%.G  
    :Gdfpz-{?  
    5.设计方案 $YyN-C  
    N{(Q,+ ~  
    nnZ|oEF  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 DjX*2O  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ^.d97rSm  
    7fOk]Yl[  
    P K]$D[a0  
     x-e?94}^  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 < Y(lRM{  
     V0Z\e _I  
    j3W)5ZX  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 &$vW  
    • 用户必须输入所需的信息 KvM}g2"  
    - 入射场 $:YJ<HvG<  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） B`/c Kfg  
    - 系统参数 +P&;cCV`S3  
    - 制造条件 ~\ 9bh6%R  
    NTHy!y<!h  
     |Q'l&Gt6  
    zLs[vg.(  
    7.设计过程 3KF[ v{  
    f&\v+'[p  
    -n-rKN.T  
    m,~ @1  
    -'tgr6=|w"  
    QDRgVP  
    (]Z$mv!  
    设计和优化过程由两步完成： 0$n0f u  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (L)tC*Qjc  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 @+v;B:  
     P| [i{h  
    8.系统模拟 2[\I{<2/9  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 EcA@bZ0  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9M)N2+hkZ  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ,Z7tpFC  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 i6^COr  
    dz',!|>  
     LDJ=<c!  
    2/9P&c-rp  
    9. 初始几何光学设计的结果 }Om+,!_d  
    JZ[~3swR  
    k-LB %\p  
    n=vW oU9  
    yTDlDOmV!  
    感兴趣的优化函数 <uugT9By  
    • 效率满足（>95%） DR`d^aBWQ  
    • 信噪比不满足（<30db） *3hqz<p4:  
    • 杂散光不满足（>5% }ug|&25D  
     "tga FtC=w  
    5-L?JD 4&  
    W9{>.E?  
    NXv u}&H  
    10. 后续IFTA优化后的结果 {]\Q UXH  
           H1PW/AW  
    .)W'{2J-  
    -f.<s!a  
     K8.=bGyg  
    .[1"Med J  
    感兴趣的优化函数 m8Q6ESg<*u  
    • 效率满足（>95%） dkuB{C,  
    • 信噪比满足（<30db） vj I>TIy  
    • 杂散光满足（<5%） ellj/u61bj  
    nn@"68]g  
    11.总结 %@Nuzdp  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 bJD2c\qoc  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 & p 1Et  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 a;eV&~  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 nT0FonK>  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 sKhX0,s&  
    T`{W$ 4XS  
     %,rUN+vW  
    QQ：2987619807 3QDz0ct  
     
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