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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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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-10
    1.简介 l:q8Pg)  
     8s~\iuk  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 .hc|t-7f  
    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。 487YaioB$  
    [f=.!\0\  
    2．模拟任务 qP&byEs"  
    bI#<Ee0nJ  
    ):^ '/e  
    DOE： 3;y_qwA  
    相位型衍射 |.Em_*VG  
    光束整形器 m$,cH>E  
    直径：2mmx2mm Ut]2`8-  
    形状：圆形 sRi?]9JIl  
    相位级次：16     TF%3uH  
    A*a7\id!y  
    8W;xi:CC  
    3.建模任务：入射光场 ^Wif!u/HM  
    Q!YF!WoBX  
    m"<4\;GK  
    高斯准直激光光束的光束参数 qw|JJ  
    lxo.,n)  
    • 波长：632.8nm r|*:9|y{"/  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm HOq4i !  
    sTt9'P`  
    P@2tR5<R  
     @+iC/  
    4.建模任务：期望输出光场 ud yAP>  
    `0Yt1Z&  
    mm_^gQ,`  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: SOhSg]g  
    T~s&)wD  
    • FWHM-直径：0.5mm "Ys_ \  
    • 边缘宽度：50um S|~i>  
    • 效率：>95% XpR.rq$]  
    • 信噪比（SNR）：>30dB L^3~gM"!  
    • 杂散光：<5% aF,j J}On  
    2dXU0095  
     $[j-C9W  
    Yr5iZ~V$  
    5.设计方案 SrdE>fNbs  
    &aY/eD  
    T}V7SD.  
    • 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）。 D}mo\  
    • 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）。 RlU;v2Kch  
    ?6 8$3;  
    c=jcvDQ6W  
     tDEXm^B2Sv  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 L& I` #  
     [&1iF1)4  
    V/`#B$6  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 |)28=Z|Z  
    • 用户必须输入所需的信息 A,3@j@bdy  
    - 入射场 #D/$6ah~m  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） $/NGNkl[  
    - 系统参数 BXT 80a\  
    - 制造条件 RcY6V_Qx  
    /uC+.B9k  
     (hpTJsZ  
    F"-S~I7'L  
    7.设计过程 NnJ>0|74g  
    PXOrOK  
    M7`UoTc+>d  
    aw %>YrJ  
    5JQd)[Im  
    oN.Mra]D  
    ^fA3<|  
    设计和优化过程由两步完成： Sja"(sJ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ;[?J5X,  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 A28ZSL  
     $.ymby  
    8.系统模拟 db{NK wpj'  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 cFRSd }p=  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 {;]uL`abi?  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 2Som0T<2  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 zb@L)%  
    =@bXGMsV!  
     O{;M6U8C\  
    vN{vJlpY  
    9. 初始几何光学设计的结果 :GN)7|:  
    OwNAN  
    ^JYF1   
    >g5T;NgH9  
    0-8ELX[#  
    感兴趣的优化函数 ,m #@%fa  
    • 效率满足（>95%） [{6&.v  
    • 信噪比不满足（<30db） PiIp<fJd$  
    • 杂散光不满足（>5% NTv#{7q  
     d_4n0Kh0  
    t:?<0yfp&  
    9`LU=Xv/  
    8r7/IGFg  
    10. 后续IFTA优化后的结果 f9h:"Dnzin  
           8.Pcr<  
    {q5hF5!`)  
    Y;a6:>D%cT  
     x]yHBc  
    #J%h!#3g  
    感兴趣的优化函数 dg!1wD   
    • 效率满足（>95%） X+(aQ >y  
    • 信噪比满足（<30db） i~v@  
    • 杂散光满足（<5%） /u" cl2|  
    `^s]?  
    11.总结 2:smt)f  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 !Szgph"ul  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 J@u!S~&r  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 |Fh`.iT%c  
    • 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。 Apw-7*/  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 = y,yQO  
    4wM$5  
     [T$$od[.  
    QQ：2987619807 S2{ ?W  
     
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