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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  vx\r!]  
     [<7@{;r  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ?yZ+D z\  
    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。 ycc4W*]  
    t9nqu!);  
    2．模拟任务 A_V]yP  
    G, 44va  
    ,aOl_o -&  
    DOE： H-WJp<_  
    相位型衍射 Mo y <@+  
    光束整形器 B`YTl~4  
    直径：2mmx2mm dW_KU}  
    形状：圆形 ]Gzm^6v  
    相位级次：16     b`(}.r?W  
    B3:ez jj  
    '>NCMB{*  
    3.建模任务：入射光场 z-BXd  
    Jlri*q"hE  
    *RDn0d[  
    高斯准直激光光束的光束参数 +j#+8Ze  
    ICpAt~3[M  
    • 波长：632.8nm S3F;(PDzy  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 8k2?}/+  
    t\?ik6  
    %]F d[pzF  
     *7:>EP  
    4.建模任务：期望输出光场 s0\X ^  
    "C }b%aO:  
    wHzEMwY_  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 6q*9[<8  
    mkMq  
    • FWHM-直径：0.5mm Vl5`U'^qx  
    • 边缘宽度：50um bG7O  
    • 效率：>95%  >d*iD  
    • 信噪比（SNR）：>30dB <x@}01 ~  
    • 杂散光：<5% |_LU~7./  
    Q8C_9r/:N>  
     O&vVv _zh  
    J\/cCW-rF  
    5.设计方案 ccNd'2P  
    xRJ\E }/7  
    J{'>uD.@  
    • 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）。 L E&RY[  
    • 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）。 ={_C&57N1  
    ;l4[%xld  
    :X0k]p  
     MPCBT!o4Z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 6{x(.=  
     (gEBOol  
    c(J!~7  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 M V<^!W  
    • 用户必须输入所需的信息 5G::wuxk  
    - 入射场 dUsYZdQs  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） E4xj?m^(y=  
    - 系统参数 .|hf\1_J  
    - 制造条件 Hv!U| L  
    Mc=$/ o  
     LyZ.l*h%=m  
    S-Wzour,  
    7.设计过程 io _1Y]N  
    n\QgOSr<  
    mIurA?&7!  
    ~s% Md  
    0vFD3}~>  
    ,X#2\r<|  
    M}d_I+  
    设计和优化过程由两步完成： `2'#! -  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 j!_;1++q  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 5Ec6),+&  
     @AG n{q  
    8.系统模拟 !HrKXy 0{  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 YX=a#%vrl  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 t5[ #x4 p  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 \wo?47+=  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 %oq{L]C(rf  
    RLw;(*(g  
     @$lG@I,[  
    O?)3VT*  
    9. 初始几何光学设计的结果 *#E F sUw  
    K&bzDzd`  
    `Zf^E >)  
    |y&*MTfV4L  
    6""G,"B  
    感兴趣的优化函数 aIJt0;  
    • 效率满足（>95%） hHN'w73z  
    • 信噪比不满足（<30db） 61. Brp.eP  
    • 杂散光不满足（>5% xgbJ2Mh  
     { D^{[I  
    ^c<ucv6.  
    ;-9=RI0  
    8C[C{qOJ  
    10. 后续IFTA优化后的结果 1xD=ffM>8N  
            5V6G=H  
    vk+VP 1D  
    h?rp|uPQ  
     _(Sa4Vb=Q6  
    +g` 'J$  
    感兴趣的优化函数 #z&& M"*a|  
    • 效率满足（>95%） kgnmGuka  
    • 信噪比满足（<30db） q;QbUO  
    • 杂散光满足（<5%） iTFdN}U  
    }lh I\q  
    11.总结 )Gj8X}DM  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 N03HQp)g  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 7l'6gg  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 s~>d:'k7|  
    • 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。 9F4Dm*_<  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 whpfJNz  
    @W va tD V  
     hJn%mdx~w|  
    QQ：2987619807 z8QAo\_I(  
     
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