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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 Q)Iv_N/  
     b6nZ55 h  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 R3j#WgltP  
    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。 VyWYfPK  
    .%?- As  
    2．模拟任务 A~SL5h  
    i Y*o;z,~  
    ypD<2z^  
    DOE： %{7_E*I@n  
    相位型衍射 %o@['9U[j  
    光束整形器 UZje>. ~?  
    直径：2mmx2mm /o~qC<7  
    形状：圆形 Q1`<fD  
    相位级次：16     .?rbny  
    zb;(?!Bd#  
    y9C;T(oi;  
    3.建模任务：入射光场 *N-;V|{  
    ~=:2~$gsn  
    ~h)@e\Kc  
    高斯准直激光光束的光束参数 [ WV@w  
    l'*^$qc  
    • 波长：632.8nm B;Xoa,  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm &yx NvyA[u  
    <NG/i i=  
    q=6Cc9FN  
     p)B33Z zC  
    4.建模任务：期望输出光场 qH#r-  
    fJN*s  
    O^9CV*]!n  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 5Vp;dc  
    ?YF${  
    • FWHM-直径：0.5mm %G;0T;0L  
    • 边缘宽度：50um )0#j\ B  
    • 效率：>95% (O\U /daB  
    • 信噪比（SNR）：>30dB h+,'B&=|_  
    • 杂散光：<5% D \N \BD  
    B7!<{i  
     >Z+"`"^o}  
    U;xu/xDRi  
    5.设计方案 AV40:y\RW  
    }]AT _bh,  
    'X =p7 d|'  
    • 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）。 M|\^UF2e  
    • 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）。 U1ZIuDg'E  
    OT%0{2c"]  
    9-0<*)"b>  
     &V'519vmoZ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 d1v<DU>M  
     opsQn\4DZ?  
    )4l>XlQ&  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %2f//SZ:  
    • 用户必须输入所需的信息 gtiEhCF2W  
    - 入射场 .%=V">R  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） % Y~>Jl  
    - 系统参数 \(I0wEQo$  
    - 制造条件 veeI==]  
    .it#`Yz;  
     HBH$  
    5W/{h q8}}  
    7.设计过程 |0`hE;Kt7  
    9Ycn0  
    q\%cFB}  
    tz26=8  
    3jjMY  
    lbQQtpEKO  
    O] Y v   
    设计和优化过程由两步完成：  qve ./  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 $B;_Jo\|  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 E@-ta):  
     JK]R*!{n  
    8.系统模拟 MtS3p>4  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~ 3^='o  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 b_TS<,  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 jjRUL.  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 +oI3I~  
    Q8T`wd$D#  
     oH^(qZ8W  
    >I}9LyZt  
    9. 初始几何光学设计的结果 @@@=}!<H=  
    /kgeV4]zR  
    [}OgSP9i  
    y}FZD?"  
    u:&o}[  
    感兴趣的优化函数 LCs__.  
    • 效率满足（>95%） {Z> M  
    • 信噪比不满足（<30db） ^Dg <Ki  
    • 杂散光不满足（>5% K{@3\5<  
     u7fK1 ^O  
    :w`3cw Q  
    (-0ePSOG  
    ?-MP_9!JK  
    10. 后续IFTA优化后的结果 K<4Kk3  
           0V$k7H$Z  
    BecP T  
    ]}Z4P-"t  
     z0%\OhuCcf  
    F(5hmr  
    感兴趣的优化函数  7I=C+  
    • 效率满足（>95%） hB9Ee@  
    • 信噪比满足（<30db） IvHh4DU3Z  
    • 杂散光满足（<5%） s&a1y~rv  
    ht=P\E  
    11.总结 v>Lm;q(  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 SJ?6{2^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 7%MbhlN.  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 X(A.X:"  
    • 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。 (xl\J/  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 eS+g|$cW  
    2 PqS%`XiS  
     G(iJi  
    QQ：2987619807 K+Y^>N4m  
     
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