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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 ;`oK5  
     +&S 7l%-  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 xf&[QG+Ef  
    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。 uH*6@aYPo  
    #@oB2%&X?  
    2．模拟任务 f-18nF7{  
    x3i}IC  
    ]EKg)E  
    DOE： glLVT i  
    相位型衍射 [mzed{p]]  
    光束整形器 h/n(  
    直径：2mmx2mm ) A:h  
    形状：圆形 UN'n~d @~  
    相位级次：16     OKh0m_ )7  
    x`g,>>&C  
    1 tOslP@  
    3.建模任务：入射光场 Po58@g  
     %W~w\mT  
    0 h A:=r  
    高斯准直激光光束的光束参数 WO.u{vW]'  
    1(@$bsgu2  
    • 波长：632.8nm a Vu!Qk=Z/  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm E !ndXz 59  
    ktrIi5B  
    hdDT'+  
     fJlNxdVr  
    4.建模任务：期望输出光场 t.8r~2(?  
    @Fc:9a@  
    ": vGs_$  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: O q$_ q  
    g4A{RI  
    • FWHM-直径：0.5mm T3fQ #p  
    • 边缘宽度：50um wPM&N@Pf  
    • 效率：>95% ,gw9R9 x_  
    • 信噪比（SNR）：>30dB kBZ1)?   
    • 杂散光：<5% bY#BK_8 :  
    ~5+RK16  
     ir<e^a  
    Os<E7l zqO  
    5.设计方案 kQmkS^R  
    _Gq6xv\b1  
    Kn:Ml4[;  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 8</wQ6&|  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 -Fd&rq:GB(  
    +4-T_m/W/  
    |^l_F1+w  
     mcQL>7ts  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 I]C Y>'  
     AY5iTbL1  
    u79- B-YW^  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 iv>MIdIm  
    • 用户必须输入所需的信息 3`cA!ZVQ  
    - 入射场 l^&#9d  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 1<G+KC[F  
    - 系统参数 o{y}c->  
    - 制造条件 K ~mUO  
    jae9!W i  
     I Id4w~|  
    -g~+9/;n  
    7.设计过程 ^i%S}VK  
    aB6xRn9  
    c9nR&m8(+  
    Gt.'_hf Js  
    d[_26.  
    zzZ EX  
    m}'_Poc  
    设计和优化过程由两步完成： bq E'9GI  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ^;_~ mq.  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ."+lij=56  
     6|NH*#s  
    8.系统模拟 g[G /If  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 rk8pL[|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 r""rJzFz'  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 F_*']:p  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 [@Ac#  
    lndz  
     CI{2(.n4  
    cp@Fj"  
    9. 初始几何光学设计的结果 U:TkO=/>:  
    _uO$=4Sd  
    \!\:p/f  
    K[y")ooE<j  
    ts~VO`  
    感兴趣的优化函数  tA#$q;S  
    • 效率满足（>95%） 8lV:-"+5  
    • 信噪比不满足（<30db） !Axe}RD'  
    • 杂散光不满足（>5% W p)!G  
     i pn-HUrE@  
    i%9vZ  
    WRD z*Zf  
    eaFkDl  
    10. 后续IFTA优化后的结果 kD#n/R Bgf  
           T!H(Y4A  
    3wv@wqx  
    ]pvHsiI:  
     {}$rN@OM$  
    G^ GIHdo  
    感兴趣的优化函数 @4;'>yr(  
    • 效率满足（>95%） f![] :L  
    • 信噪比满足（<30db） X)!XR/?  
    • 杂散光满足（<5%） H7'42J@  
    'mZ v5?  
    11.总结 E,m|E]WP  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 BHY-fb@R]H  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 :=hL}(~]  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 QG*hQh  
    • 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。 o:#jvi84F  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 j9k:!|(2'  
    lW c[Q1  
     )(]rUJ~+~A  
    QQ：2987619807 d7kE}{,  
     
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