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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 i1aS2gFi_  
     |S>nfL{TQe  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 hc0VS3 k)  
    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。 *jA%.F  
    ZMx_J  
    2．模拟任务 *bv Iqa  
    $RA"NIZ:!  
    7zQD.+&L  
    DOE： ?kS5=&<  
    相位型衍射 =797;|B H  
    光束整形器 #"7:NR^H^  
    直径：2mmx2mm Iun!r v  
    形状：圆形 *+@/:$|U  
    相位级次：16     rt~X (S  
    uc7Y8iO  
    WQ"ZQ  
    3.建模任务：入射光场 Y6{p|F?&"  
    !L3Bvb;Q  
    Pu axS  
    高斯准直激光光束的光束参数 % qAhE TZ%  
    N?87Bd  
    • 波长：632.8nm Ii[rM/sG  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm hj4A&`2  
    2ix_,yTO  
    jl:O~UL6i  
     c#{<| .  
    4.建模任务：期望输出光场 d5zzQ]|L  
    GD< Afni  
    CT"0"~~  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 4 &t6  
    R^8Opf_UN  
    • FWHM-直径：0.5mm (iWNvVGS  
    • 边缘宽度：50um :;??!V  
    • 效率：>95% p=405~  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ;=uHK'{  
    • 杂散光：<5% G.oaDGy  
    c[",WB<9  
     pl"|NZz 7;  
    5~.\rcr%  
    5.设计方案 y?5*K  
    v3]q2*`G#  
    C2Y&qX,  
    • 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）。 =20Q! wcu  
    • 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）。 IFv2S|  
    q2/Vt0aYx  
    pr;L~$JW  
     gXH89n  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 wbr"z7}  
     yyA/x,  
    4AF" +L  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 h+*  
    • 用户必须输入所需的信息 1W/= =+%I  
    - 入射场 1eb1Lvn  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） S2<(n,"  
    - 系统参数 BB|{VwN  
    - 制造条件 ?T4%"0  
    YDQV,`S7  
     *dKA/.g  
    (U7%Z<  
    7.设计过程 jR/X}XQtY  
    7q67_u? @  
    1":{$A?OB  
    <MfB;M  
    L>@6lhD)x  
    -Xd/-,zPY  
    qKSM*k~  
    设计和优化过程由两步完成： x b_C1n  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 2"i<--Y  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 )8Q|y  
     W)9KYI9u  
    8.系统模拟 !w/~dy  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ?Z14l0iZ%d  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _nTjCN625  
    • 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。 +T4<}+n  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 3cfkJ|fuwe  
    MRJdQCBV  
     atN`w=6A`  
    >w*"LZjTTK  
    9. 初始几何光学设计的结果 <`N\FM^vo  
    HV?awc  
    Jl9T[QAJn1  
    ^SjGNg^ 7D  
    &Owt:R)9~  
    感兴趣的优化函数 s!+?) bB  
    • 效率满足（>95%） YTGup]d  
    • 信噪比不满足（<30db） uZQ)A,#n;  
    • 杂散光不满足（>5% JT:9"lmJz,  
     WQ*$y3%  
    UPgZj\t%{  
    -m+2l`DLy  
    o0<T|zgF5,  
    10. 后续IFTA优化后的结果 dj]sr!q+  
           ?]7ITF  
    0dgR;Dl(  
    gbInSp`4  
     =a {Z7W  
    cJhf{{_oR  
    感兴趣的优化函数 ^iI^)  
    • 效率满足（>95%） x/4lD}Pw]  
    • 信噪比满足（<30db） |MBnRR  
    • 杂散光满足（<5%） S>*T&K  
    jn+0g:l  
    11.总结 v h%\ " h  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 \XpPb{:>  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 n&Al~-Q:^  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 xw=B4u'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。 r7IhmdA  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 'l;?P  
    Np=*B_ @8  
     &bL1G(}  
    QQ：2987619807 rVN|OLh  
     
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