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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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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-10
    1.简介 ^FF{71;  
     :KMo'pL  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ke'p8Gz  
    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。 boJQ3Xc  
    `:?padZG  
    2．模拟任务 j?3J-}XC  
    ]oXd|[ G  
    u A*Op45  
    DOE： 5/>G)&  
    相位型衍射 $1#|<|  
    光束整形器 M\>y&'J-  
    直径：2mmx2mm VBBqoyP h  
    形状：圆形 mJ !}!~:  
    相位级次：16      2gb49y~  
    "JbFbcj  
    N y7VIh|  
    3.建模任务：入射光场 IeZ}`$[H  
    ;{j:5+'  
    Kx ?}%@b  
    高斯准直激光光束的光束参数 DTAEfs!ZW  
    Xj?j1R>GB  
    • 波长：632.8nm ,dK%[  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm GDZe6*  
    Bn}@wO  
    jFbz:aUF  
     IgR_p7['.  
    4.建模任务：期望输出光场 x{5 I  
    FV!  
    FzFY2h;n]B  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: UIIunA9  
    Hg*6I%D[So  
    • FWHM-直径：0.5mm \[ +ZKj:  
    • 边缘宽度：50um w9H%u0V?  
    • 效率：>95% \Vr(P>  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 2px l!  
    • 杂散光：<5% >c;q IP)Z  
    +q1 @8  
     ) l0=j b  
    F~)xZN3=  
    5.设计方案 )TVyRYZ1  
    >eWHPO  
    SI8mr`gJ  
    • 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）。 ]C}z3hhk  
    • 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）。 \7jcZ~FBX%  
    i,$*+2Z  
    f)?s.DvUB  
     "((6)U#  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 GriL< =?t  
     : R.,<DQM  
    /J wQ5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 )u(`s`zd  
    • 用户必须输入所需的信息 e9o(hL  
    - 入射场 "a>%tsl$K  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） gMFTZQsP  
    - 系统参数 m:ITyQ+  
    - 制造条件 +f;z{)%B  
    OI::0KOv  
     pV:X_M6  
    [1G4he%  
    7.设计过程 ERCW5b[RT  
    RVlC8uJ;P  
    W 29@`93  
    KokmylHu  
    =cX &H  
    s)8g4Yc*  
    _u]Wr%D@  
    设计和优化过程由两步完成： {CYFM[V  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 l2X'4_d  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 87r#;ND  
     `:R8~>p  
    8.系统模拟 $ [0  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 v>;6pcp[F  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ko=vK%E[  
    • 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。 FJ}/g ?  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 z;2kKQZm  
    BQ2DQ7q  
     q: ?6  
    nH/V2> Lm  
    9. 初始几何光学设计的结果 zxT&K|  
    D-69/3PvP  
    cK1r9ED|  
    ikw_t?  
    yI)~- E.  
    感兴趣的优化函数 QUH USDT  
    • 效率满足（>95%） I[c/) N  
    • 信噪比不满足（<30db） EO:i+e]=  
    • 杂散光不满足（>5% [qI, $ +  
     gG&2fV}l6  
    n]r7} 2hM  
    "tn]s>iAd=  
    3.xsCcmP  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ?2E@)7  
           N0vr>e`  
    ;Ze}i/l  
    .Q>.|mu  
     J XPE9uH  
    dE%rQE7'  
    感兴趣的优化函数 zL+jlUkE  
    • 效率满足（>95%） OtBVfA:[  
    • 信噪比满足（<30db） zr-HL:js  
    • 杂散光满足（<5%） xKv\z1ra  
    T9}G:6  
    11.总结 sV%<U-X  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 qm{(.b^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 OT+=H)/  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 O>IY<]x>L  
    • 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。 Vof[yL `  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 C-V,3}=*2  
    :54ik,l  
     [sy~i{Bm  
    QQ：2987619807 bzF>Efza  
     
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