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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 ee2k..Tq#  
     5M v<8P~  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 MSqW {  
    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。 99GK6}~TGm  
    E"<-To  
    2．模拟任务 Mg~62u  
    T)#e=WcP]  
    OC6v%@xa  
    DOE： ;$Pjl8\  
    相位型衍射 \x=j  
    光束整形器 pqF!1  
    直径：2mmx2mm MA,7 |s  
    形状：圆形 ^ *1hz<  
    相位级次：16     'O^<i`8U]  
    S*l=FRFI  
    WSxE/C|[  
    3.建模任务：入射光场 X..<U}e  
    Ghf/IXq#  
    nPR*mbW  
    高斯准直激光光束的光束参数 Uz_OUTFM  
    [;Y*f,UG_-  
    • 波长：632.8nm ^Lc, w  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm e3.q8r  
    ;9;jUQ]MyG  
    .b|!FWHNS  
     GdVrl[  
    4.建模任务：期望输出光场 YZy%]i=1  
    qFE(H1hy  
    Pi5($cn  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: =m-nvXD  
    +JejnG0  
    • FWHM-直径：0.5mm BHf7\ +Ul  
    • 边缘宽度：50um cU_:l.b  
    • 效率：>95% aZ'(ar :  
    • 信噪比（SNR）：>30dB * "d['V3  
    • 杂散光：<5% Gp0yRT.  
    0bfJD'^9RP  
     %~I%*=o[  
    KY+BXGW*  
    5.设计方案 \C kb:  
    G%MdZg&i  
    Utj4f-M  
    • 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）。 AOM@~qyc   
    • 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）。 6KE?@3;Om  
    -\&b&;_  
    z7!@^!r  
     UT%?3}*u"  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 T4Io+b8 $  
     G2yQHTbl  
    M*Ri1   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 avb'dx*q>  
    • 用户必须输入所需的信息 JN-W`2  
    - 入射场 s x2\  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） x"~gulcz  
    - 系统参数 !@T5](zV  
    - 制造条件 !bBx'  
    ~\OZEEI  
     1T 8|>2m 3  
    \ZtF,`Z  
    7.设计过程 ^wD@)Dz  
    A5^tus/y  
    vw*,_f  
    ]p*Fq^  
    R6`,}<A]@  
    aa&\HDh*  
    @DuSii#.S  
    设计和优化过程由两步完成： YSr u5Q  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ozkmZ;  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 +:&|]$8<  
     h| N!U/(U  
    8.系统模拟 )\+1*R|H}  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 &+")~2 +  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 LLPbZ9q  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 m^KK #Hw/`  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 O0QK `F/)*  
    K?6#jT6#  
     ; mwU>l,4  
    s!?T$@a=  
    9. 初始几何光学设计的结果 :xZ^Jq91  
    bj_oA i  
    cm`x;[e6l  
    7;SI=  
    'Omj-o'tn9  
    感兴趣的优化函数 %Wa. 2s  
    • 效率满足（>95%） *eAzk2  
    • 信噪比不满足（<30db） dPmNX-'7  
    • 杂散光不满足（>5% c4iGtW  
     Cn.x:I@r  
    O[^u<*fi{  
    a[7 Lqu  
    ^gY3))2_  
    10. 后续IFTA优化后的结果 hw 0u?++  
           L~HL*~#d  
    CDT3&N1'R  
    Yl"l|2 :  
     "U*6?]f  
    F~x>\?iN  
    感兴趣的优化函数 JQH>{OB  
    • 效率满足（>95%） 1(jDBP!8  
    • 信噪比满足（<30db） >=d%t6 %(  
    • 杂散光满足（<5%） kGW4kuh)/q  
    T*rx5*:o  
    11.总结 aS&,$sR  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 17+2`@vJgM  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 6HRr 4NDcj  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 x"{WLZ   
    • 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。 'L8B"5|>  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 DGO\&^GT^  
    siD/`T&  
     Kd;)E 9Ti  
    QQ：2987619807 ;0-Y),  
     
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