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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 X3 D(2W  
     $rD&rsx6  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 tbrjTeC  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 J)D/w[w  
    PXz,[<ET?#  
    2．模拟任务 6":=p:PT.  
    );$_|]#  
    f8'D{OP"G  
    DOE： 6;i]v|M-  
    相位型衍射 ;  6Js   
    光束整形器 fFudoIC  
    直径：2mmx2mm [vV]lWOp'  
    形状：圆形 DfgqB3U[  
    相位级次：16     N|Mzj|i.  
    =t\HtAXn[  
    1nhC! jDD  
    3.建模任务：入射光场 /DA'p[,  
    u snbGkq  
    `O ?61YUQH  
    高斯准直激光光束的光束参数 Ytop=ZIl'  
    : &>PN,q>  
    • 波长：632.8nm 3Z;`n,g  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 7'uuc]\5>  
    ]p~w`_3v  
    |fkz=*rn  
     ?(UeWLC#  
    4.建模任务：期望输出光场 oY{L0B[  
    MX2 Zm  
    oMk6ZzZ,>  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: GZ( W6 4  
    |{]W (/  
    • FWHM-直径：0.5mm A J<Sa=  
    • 边缘宽度：50um B%QvFxZz  
    • 效率：>95% (+lw t  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ~fbFA?g3  
    • 杂散光：<5% Xg E\q  
    v#J 2yg  
     YMx]i,u'+  
    ~{lSc/SP|  
    5.设计方案 KfD=3h=  
    &g%9$*gmT  
    PLlad\  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 },zP,y:cH  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 |X@ZM  
    _3v6c  
    Wv!#B$J~U  
     a~jU~('4}w  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 >qkZn7C   
     I(!i"b9  
    ErmlM#u  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 r&6X|2@  
    • 用户必须输入所需的信息 w@,Yj#_9cx  
    - 入射场 Q'D%?Vg'  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） "X<vgM^:  
    - 系统参数 }n/6.%  
    - 制造条件 oZm)@Vv;  
    m X2i^.zH  
     s?r:McF`  
    K@yLcgr{O2  
    7.设计过程 h$ ]=z\=  
    8[@aX;I  
    N 0<([B;  
    =GH>-*qp  
    62BT3/~  
    xv|?;Zf6w  
    84(NylZ  
    设计和优化过程由两步完成： S~L;oX?(!  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 nX 4WlH  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 kF{'?R5 w  
     gt]k#(S  
    8.系统模拟 $=&a 0O#  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ppL*#/jYt  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ,6N|?<26O  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 02+ k,xFb  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 DAYR=s  
    Bgw=((p  
     `p qj~s  
    I?y!d G  
    9. 初始几何光学设计的结果 B8J_^kd  
    &|6 A 8,  
    oW[];r  
    7nsn8WN[  
    s0EF{2<F  
    感兴趣的优化函数 4G ? Cu,$  
    • 效率满足（>95%） w~+C.4=7  
    • 信噪比不满足（<30db） =17d7#-  
    • 杂散光不满足（>5% U1oZ\Mh  
     GhlbYa  
    vMD%.tk  
    4\?z^^  
    !UPKy$  
    10. 后续IFTA优化后的结果 VPC7Dh%.  
           :`jB1rI  
    ERka l7+  
    kh7RQbNY<I  
     @la/sd4`  
    ,1|Qm8O  
    感兴趣的优化函数 d1[;~)  
    • 效率满足（>95%） /w|!SZB  
    • 信噪比满足（<30db） ?ZF ~U  
    • 杂散光满足（<5%） Qk5pRoL_  
    :r+BL@9  
    11.总结 ,_wpYTl*X  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 GMv.G  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4DwQ7KX  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 '}$]V>/  
    • 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 #pBzJ  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 l.>3gjr  
    v.Vd js  
     ffH]`N  
    QQ：2987619807 ]cmq  
     
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