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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 f@Yo]FU  
     ,=V9 ?  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 h5<eU;Rw+  
    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。 Gy)2  
    `i<omZ[aT  
    2．模拟任务 |ya.c\}q  
    AW8*bq1  
    ?"$Rw32  
    DOE： Yhte&,D"  
    相位型衍射 ZXl_cq2r  
    光束整形器 =~_  
    直径：2mmx2mm @L$!hTaP  
    形状：圆形 5.d[C/pRw  
    相位级次：16     %y_{?|+  
    7zq@T]  
    o3YW(%cYR  
    3.建模任务：入射光场 H)+QkQb}  
    Kk`Lu S?  
    %'OY  
    高斯准直激光光束的光束参数 Jb*E6-9G  
    +\]Gu(z<  
    • 波长：632.8nm 2F :8=_sA  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm "S H=|5+  
    lFl(Sww!\  
    ^!fY~(=U4  
     Swr4De_5  
    4.建模任务：期望输出光场 `I.pwst8i-  
    s  }Ql9  
    Wh)!Ha}  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: niqknqW<t  
    6EeO\Qj{  
    • FWHM-直径：0.5mm _&%FGcAS  
    • 边缘宽度：50um Cxeam"-HTt  
    • 效率：>95% ]I_*+^?tI  
    • 信噪比（SNR）：>30dB cj9C6Y!  
    • 杂散光：<5% F3hG8YX  
    .cm2L,1h  
     %=!] 1  
    E>+>!On)b  
    5.设计方案 y @S_CB 47  
    %&S9~E D  
    te4=  
    • 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）。 "}V_.I* +  
    • 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）。 l dqU#{  
    Q':hmulT!  
    6$[7hlE  
     tzthc*-<  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 rr,w/[  
     vA}_x7}n(  
    ~Up{zRD"B  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 VD< z]@  
    • 用户必须输入所需的信息 T+^c=[W  
    - 入射场 bf|ePGW?  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） NBHpM}1xtU  
    - 系统参数 v2_` iwE  
    - 制造条件 hJsP;y:@Lm  
    ^=5x1<a9$  
     ^qnmKA>"F  
    "Kdn`zN{  
    7.设计过程 ES?*w@x  
    `XpQR=IOMb  
    k/D{&(F ~  
    Qz3Z_V4k9  
    0EF~Ouef  
    &7oL2 Wf  
    vFB^h1k~.M  
    设计和优化过程由两步完成： 4(8tr D6  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 X\/M(byn  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %4f.<gz~r|  
     !nCq8~#  
    8.系统模拟 tM^4K r~o,  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 r4fHD~#l{  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 y?3.W  
    • 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。 y;uR@{  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 8lL|j  
    F,{mF2U*$  
     o$buoGSPc  
    C!a1.&HHZ7  
    9. 初始几何光学设计的结果 bD{k=jum  
    mr^3Y8 $s  
    @(~:JP?KNC  
    80wzn,o S  
    V@!)Pw  
    感兴趣的优化函数 4a "Fu<q  
    • 效率满足（>95%） z8'1R6nq  
    • 信噪比不满足（<30db） Iz5NA0[=2  
    • 杂散光不满足（>5% \7uM5 k}l  
     pX ^^0  
    S k~"-HL|  
    `om+p?j  
    C=/B\G/.9  
    10. 后续IFTA优化后的结果 m&Mupl  
           P}Kgh7)3  
    Zn'tNt/  
    sfj+-se(K.  
     iU;e!\A  
    :Ko6.|  
    感兴趣的优化函数 0(D^NtB7  
    • 效率满足（>95%） >w@+cUto  
    • 信噪比满足（<30db） RhH 1nf2UR  
    • 杂散光满足（<5%） Y~-y\l;Tr  
    OegeZV  
    11.总结 !qj[$x-ns  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ds(?:zx#  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 hPDKxYD]f  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 rtRbr_  
    • 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。 zKO7`.*  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 KLg1(W(  
    _*fNa!@hY  
     &0Yg:{k$  
    QQ：2987619807 ]R#:Bq!F  
     
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