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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 H?=D,  
     d[9NNm*htC  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 -0) So  
    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。 (pjmE7 `"P  
    2ju1<t,8)  
    2．模拟任务 Lu~e^Ul   
    %V$ujun`  
    8bX\^&N  
    DOE： sv^; nOAc  
    相位型衍射 Xm`K@hJ@  
    光束整形器 wBcDL/(>  
    直径：2mmx2mm b'N"?W^YQ  
    形状：圆形 R $cO`L*s  
    相位级次：16     _W: S>ij(  
    >NE]TZ.F  
    EMH?z2iGd  
    3.建模任务：入射光场 !qH=l-7A  
    uF T\a=  
    i[ BR"(  
    高斯准直激光光束的光束参数 RWBmQg^]X  
    #k=!>%+E  
    • 波长：632.8nm "0L@cOyG  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 4PUM.%  
    )K2n!Fbd  
    HIh oYSwB  
     c2"eq2'BS  
    4.建模任务：期望输出光场 73xI8  
    xs &vgel>  
    bM^'q  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Fr%KO)s2  
    & 8&WY1cU  
    • FWHM-直径：0.5mm dy`~%lX?  
    • 边缘宽度：50um w#b~R^U  
    • 效率：>95% 5WZLB =  
    • 信噪比（SNR）：>30dB G8oQSo;D  
    • 杂散光：<5% % 9WWBxS  
    mI`dZ3h  
     <I|ryPU9{X  
    ac&tpvij  
    5.设计方案 <g%xo"  
    YT:5J%"  
    \R#XSW,  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 R\+$^G}#6  
    • 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）。 RZ.5:v6  
    yWK[@;S]%  
    LQQhn{[D  
     k<f*ns  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 D>1Dao  
     p{U8z\  
    #e0+;kBh  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 4i19HD_  
    • 用户必须输入所需的信息 `150$*K&B  
    - 入射场 }z*p2)v`  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） %q!nTG U~  
    - 系统参数 U--ER r8  
    - 制造条件 f Gfv{4R  
    >pYgF =J  
     s6 ^JgdW  
    5u!cA4e"  
    7.设计过程 AuCVpDH  
    Cm&itG  
    qnlj~]NV  
    p[$I{F*a  
    &d2/F i+  
    xWMMHIu  
    yqU++;6  
    设计和优化过程由两步完成： 0Nfj}sXCWE  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 )>/c/ B  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 /IC' R"V a  
     qRFN@ID$  
    8.系统模拟 +EB# #  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 }B5I#Af7  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 4|(?Wt)5  
    • 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。 3%} Ma,  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 %L/=heBBd  
    D)_Ei'+*l  
     0D'Wr(U(  
    Y!L jy [/  
    9. 初始几何光学设计的结果 _=8+_OEk  
    [a3 0iE  
    <%z/6I Af|  
    cabN<a l  
    4(R2V]  
    感兴趣的优化函数 kslN_\   
    • 效率满足（>95%） +RkYW*|$S  
    • 信噪比不满足（<30db） asg>TO W  
    • 杂散光不满足（>5% Xo`1#6xsE  
     z7q2+;L  
    f2wW2]Fg  
    #lF<="y%X  
    i7rq;t<  
    10. 后续IFTA优化后的结果 :j ~5(K"  
           MxRU6+a  
    >|?T|  
    +&OqJAu  
     {0 ~0  
    tWn m{mF  
    感兴趣的优化函数 ^{:jY, ?]  
    • 效率满足（>95%） d 4]%Wdvf  
    • 信噪比满足（<30db） 0>iFXw:fn  
    • 杂散光满足（<5%） d8HB2c5y0i  
    QIK73^  
    11.总结 {ah=i8$  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 \'Ta8  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 W(h8!}  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 (0W}e(D8  
    • 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。 .KucjRI  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 A Vm{#^p[(  
    d&uTiH?0  
     \oX8/-0f  
    QQ：2987619807 GQ2PmnV +  
     
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