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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 Y?b4* me  
     .`5BgX7W  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 'H|=]n0  
    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。 o0`|r+E\  
    Tu9[byfrI  
    2．模拟任务 MET"s.v  
    'du{ky  
    *(*3/P4D  
    DOE： qR>"r"Fq  
    相位型衍射 \Bg?QhA_D  
    光束整形器 0f]LOg  
    直径：2mmx2mm D@ R>gqb  
    形状：圆形 S mjg[  
    相位级次：16     $Eh8s(  
    tiHP? N U  
     ET:B"  
    3.建模任务：入射光场 .V'=z|   
    |v?*}6:a  
    gZ&' J\  
    高斯准直激光光束的光束参数 tc4"huG  
    xZpGSlA  
    • 波长：632.8nm cPL]WI0(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Eg;xj@S<2  
    :Tu%0="ye  
    gXThdNU4G  
     U 2@Mxw  
    4.建模任务：期望输出光场 u{>_Pb  
    FY(C<fDRo{  
    wEp*j+Mmce  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: '<v_YxEn  
    ;;cPt44s  
    • FWHM-直径：0.5mm hD I}V 1)  
    • 边缘宽度：50um KWzJ  
    • 效率：>95% fj,]dQ T  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Y\pRk6,  
    • 杂散光：<5% pS C5$a(  
    ]0yYMnqvr  
     xM6v0Ua  
    g3"eEg5NY  
    5.设计方案 ~~D =Z#  
    28rC>*+z  
    H*&ZX AKv  
    • 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）。 ?5yj</W  
    • 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）。 ! !9l@  
    SSh=r  
    W<"{d  
     rt5eN:'qY  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 i9FtS7  
     b}OOG  
    C1 YG=!  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Nr(3!-  
    • 用户必须输入所需的信息 @T6Z3Zj}  
    - 入射场 YEB@p.  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） {ylhh%t4hi  
    - 系统参数 ^twJNm{99  
    - 制造条件 z%pD3J?>  
    nR()ei^X  
     D#?jddr-  
    /j0zb&  
    7.设计过程 AHA4{Zu[  
    djxM/"xo  
    tg X},OU^  
    D" 4*&  
    (3;dtp>Xx  
    ^ew<|J2,B  
    aYyUe>  
    设计和优化过程由两步完成： '\iWp?`$  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 $)fybn Y  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 U.[?1:v  
     +[sZE X  
    8.系统模拟 1>!wm0;x  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 s, 8a1o  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 jD eNCJ  
    • 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。 RXj6L~vs5_  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 3hrODts  
    UI,i2<&  
     =CE(M},d  
    5}/TB_W7j  
    9. 初始几何光学设计的结果 vj23j[!|  
    ,z1fiq  
    guC7!P^  
    _E{hB  
    Ve1O<i  
    感兴趣的优化函数 !QB(M@1  
    • 效率满足（>95%） 1M4I7 *r  
    • 信噪比不满足（<30db） +foyPj!%  
    • 杂散光不满足（>5% }5)sS}C  
     r9a?Y!(  
    {Y%X  
    c QjzI#  
    KvM}g2"  
    10. 后续IFTA优化后的结果 $:YJ<HvG<  
           B`/c Kfg  
    Q6?}/p  
    dtdz!'q)Y  
     K`9ph"(Z  
    6L~tUe.G  
    感兴趣的优化函数  !lf:x  
    • 效率满足（>95%） "o*zZ;>^  
    • 信噪比满足（<30db） }/%(7Ff{  
    • 杂散光满足（<5%） }wJDHgt]-p  
    <V3N!H_d  
    11.总结 =/k*w#j  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 mkCv  f  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 GYD`  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 88dq8T4  
    • 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。 \gh`P S-B  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 E! i:h62  
    ~ "] 6  
     1!x-_h}  
    QQ：2987619807 WCbv5)uTUs  
     
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