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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 [Zf<r1m  
     tkmW\  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 +J} 41  
    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。  O>3'ylBQ  
    , F[mh  
    2．模拟任务 `#V"@Go  
    \r2w@F{C  
    fjb2-K  
    DOE： Vswi /(  
    相位型衍射  ;"3Mm$  
    光束整形器 yQ}~ aA#h  
    直径：2mmx2mm =cQw R:):  
    形状：圆形 ra3WLK  
    相位级次：16     UpITx]y?"m  
    ,-Na'n  
    )q,}jeM8  
    3.建模任务：入射光场 E_OLf%um  
    8P 8"dN[  
    }fA3{ Ro  
    高斯准直激光光束的光束参数 gOkO8P6P8  
    OKP?^%kD  
    • 波长：632.8nm bMZ0%(q  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm /X?Nv^Hy  
    dx~Wm1  
    Fri5_rxLl  
     ;9~z_orNQZ  
    4.建模任务：期望输出光场 {`'b+0[;@  
    @ZVc!5J_,  
    ~ 0[K%]]  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }X UHP%  
    ka hv1s-  
    • FWHM-直径：0.5mm s 2E}+ #  
    • 边缘宽度：50um ^ey\ c1K  
    • 效率：>95% L \$zr,=C  
    • 信噪比（SNR）：>30dB L*_xu _F  
    • 杂散光：<5% g N[r*:B  
    @EQ{lGpU3  
     OhTO*C8  
    YcI]_[  
    5.设计方案 ldxUq,p  
    IoX(Pa  
    gp}S 1  
    • 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）。 CR/LV]G  
    • 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）。 ,kP{3.#Q  
    vD(;VeW[  
    b&ADj8cKC  
     Mk?9`?g.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 =:b/z1-v  
     kSDV#8 uZ  
    vw3W:TL  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 #y?z2 !  
    • 用户必须输入所需的信息 >8VJ!Kg4  
    - 入射场 6hZhD1lDG^  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） /; _"A)0  
    - 系统参数 emHi= [!i  
    - 制造条件  A=,m  
    ^O ?$} sr  
     P k,^q8;  
    N&n{R8=^"  
    7.设计过程 0QPipuP  
    _V;J7Vz  
    xj}N;FWo  
    8'YL!moG|  
    4M:oa#gh@  
    < ;g0?M\  
    O-7 \qz  
    设计和优化过程由两步完成： xW09k6   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 6(z.(eT  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 u/MIB`@,  
     Vf:t!'WD?2  
    8.系统模拟 OS!47Z /q  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 >):b AfI  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9Hu%Z/[!p  
    • 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。 5E%W;$3Pb  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 a5)+5  
    +EFur dX\  
     vb%\q sf  
    `w q\K8v  
    9. 初始几何光学设计的结果 IuTTMAt  
    =?}'\ >G "  
    WcdU fv(>  
    rF5<x3  
    |k^X!C0  
    感兴趣的优化函数 A[b'MNsv  
    • 效率满足（>95%） A(C3kISM  
    • 信噪比不满足（<30db） vEb~QX0~  
    • 杂散光不满足（>5% zR/ATm]9  
     L4dbrPE*0  
    (cMrEuv  
    d BJM?/  
    "XH]B  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ?{FxbDp>  
           /E*P0y~KTW  
    'Hq}h)`  
    fpzTv3D=I  
     R&-bA3w$  
    2^juLXc|R  
    感兴趣的优化函数 3(CUC  
    • 效率满足（>95%） Lrk^<:8;  
    • 信噪比满足（<30db） =\q3;5[  
    • 杂散光满足（<5%） 'r-a:8:t^  
    FY VcL*  
    11.总结 uW[ <?sFG  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 aWit^dp  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ZJx:?*0a  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 :>cJ[K?0  
    • 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。 ";GLX%C!{@  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 3Y=S^*ztd  
    gs. K,xma  
     D3jP hPy.  
    QQ：2987619807 Hv%a\WNS1  
     
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