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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 ^HYrJr$y  
     z)Is:LhS  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 VKjDK$  
    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。 oY#62&wk4  
    Aw38T w  
    2．模拟任务 TbY <(wrMZ  
    _wC4n }J  
    Oc|`<^m  
    DOE： lBbUA)z6  
    相位型衍射 Z uh!{_x;  
    光束整形器 Q/y^ff]=  
    直径：2mmx2mm Ax9a5;5WM  
    形状：圆形 ^,?dk![1Cv  
    相位级次：16     s C/5N  
    kFJ sB,2-  
    bR6g^Yf  
    3.建模任务：入射光场 mr`Lxy9e  
    3kl<~O|Fs  
    Z`?Z1SBt  
    高斯准直激光光束的光束参数 80p?qe  
    rW~hFSrV[o  
    • 波长：632.8nm 'g4t !__  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 9q ##)  
    'q#$^ ='o  
    @ 435K'!  
     8hTtBa  
    4.建模任务：期望输出光场 A[/_}bI|  
    |\1!*Qp  
    RY>BP[h  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: kiW|h)w_,v  
    (d L;A0L  
    • FWHM-直径：0.5mm ]w3-No  
    • 边缘宽度：50um <`B4+:;w6  
    • 效率：>95% 1kiS."77x  
    • 信噪比（SNR）：>30dB #hA]r.  
    • 杂散光：<5% V! sT2  
    }\9elVt'2  
     R::0.*FF  
    j2U iZLuV  
    5.设计方案 8IAf 9  
    R3HfE*;Z  
    2WP73:'t  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 AI$r^t1  
    • 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）。 !N`$`qAK  
    V/=NIeSE  
    Po%+:0oX  
     }mz6z<pJ_  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 QbF!V%+a's  
     aR iD}P*V  
    M@G <I]\  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 O#}'QZd'  
    • 用户必须输入所需的信息 zL1*w@6  
    - 入射场 [hLSK-K 9  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .,)C^hs@  
    - 系统参数 Ur`jmB  
    - 制造条件 ?,_$;g  
    (8[etm  
     Cr!}qZq  
    .>5KwEK~  
    7.设计过程 L(p{>Ykcc  
    ` >w4G|{  
    i\2d1Z  
    @~4Q\^;NX  
    0Zt=1Tv  
    EFb1Y{u^\!  
    QY]^^f  
    设计和优化过程由两步完成： j k%MP6  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 C^}2::Qu  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 "T*Sg  
     5h"moh9tG  
    8.系统模拟 :YL`GSl  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 r%M.rYLG{  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 &"D *  
    • 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。 ?w{lC,  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 eXHk6[%[  
    Jj<UtD+  
     k`LoRqF  
    EcBJ-j 6d  
    9. 初始几何光学设计的结果 9?VyF'r=  
    3?Ml]=u  
     mN>7vJ  
    th@a./h"  
    Kq`C5  
    感兴趣的优化函数 yPgDb[V+  
    • 效率满足（>95%） uF xrv  
    • 信噪比不满足（<30db） j,q8n`@  
    • 杂散光不满足（>5% bCM&Fe0GM  
     kC =e>v  
    !"*!du28jo  
    `m6>r9:  
    NVEjUt/  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ? o@5PL  
           ub C(%Y_k  
    2OXcP!\Y  
    ZI'MfkEZ*  
     fS08q9,S/  
    -ZTe#@J  
    感兴趣的优化函数 d$>TC(E=t  
    • 效率满足（>95%） jOJ$QT  
    • 信噪比满足（<30db） 4!'1o`8vs  
    • 杂散光满足（<5%） XcoV27  
    zTDB]z!A  
    11.总结 D& Xh|}2A  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 m).S0  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Uu~7+oaQ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 |}~2=r z  
    • 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。 V SJGp`  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 OH`| c  
    W|IMnK-  
     1Sk=;Bic  
    QQ：2987619807 T#;W5<"  
     
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