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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 HM[klH]s=  
     )q~DTR^z-  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 eTa y>G  
    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。 &p(0K4:  
    ^c}J,tZ]  
    2．模拟任务 U^lW@u?:  
    X* eW#|$\  
    %ati7{2!  
    DOE： <v 0*]NiX  
    相位型衍射 kQ>^->w  
    光束整形器 GRqT-/n"  
    直径：2mmx2mm pV[''  
    形状：圆形 \fWW'  
    相位级次：16     5r,r%{@K  
    vXj<  
    T<b+s#n4  
    3.建模任务：入射光场 d3Di/Iej   
    TbVn6V'  
    Z?NW1m()F  
    高斯准直激光光束的光束参数 V\5 L?}  
    H U+ I  
    • 波长：632.8nm _RkuBOv@e  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Z=S>0|`R  
    s0u{d qP  
    Y'VBz{brf  
     m#e3%150{  
    4.建模任务：期望输出光场 wEW4gz{s  
    "B7`'jz  
    '_P\#7$!MV  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: J%C#V}z7E  
    0ZpFE&  
    • FWHM-直径：0.5mm yCz|{=7"j  
    • 边缘宽度：50um cu!W4Ub<  
    • 效率：>95% ,FzeOSy'p  
    • 信噪比（SNR）：>30dB `YBkF  
    • 杂散光：<5% 4-GXmC  
    o(kM9G|  
     H].y w9  
    uGU; Y'W)  
    5.设计方案 d@C&+#QDF  
    fnKY1y]2+  
    >JwLk[=j  
    • 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）。 ~V=<3X  
    • 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）。 K0pac6]  
    wN-i?Ek0;  
    {svn=H /  
     Bf`9V713  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 OFkNl}D  
     Q^Ql\  
    sZgRt  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 zSvgKmNY  
    • 用户必须输入所需的信息 tvKAIwe  
    - 入射场 BQ</g* $;  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） q=Zr>I;(Ks  
    - 系统参数 Joe_PS  
    - 制造条件 SzD KByi  
    d5 Edu44  
     4\ c,)U}  
    \VMD$zZx  
    7.设计过程 7}O.wUKw%  
    1SIq[1  
    #L}+H!Myh  
    b^c9po  
    #zUXyT#X  
    qm*}U3K  
    2Se?J)MN  
    设计和优化过程由两步完成： v60^4K>  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 kUx&pYv  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 J<gJc*Q  
     _Us*+ 2(4L  
    8.系统模拟 :p&!RI(l  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %#L]]-%  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _96~rel_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。 ,tH5e&=U01  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 nR>r2wMk@  
    H1" q  
     w9RS)l2FQ  
    E`H$YS3o  
    9. 初始几何光学设计的结果 #3=P4FUz.  
    2f`nMW  
    DmVP  
    ^\:8w0Y^  
    2 !" XzdD  
    感兴趣的优化函数 B\*@krI@  
    • 效率满足（>95%） &5{xXWJK  
    • 信噪比不满足（<30db） . v@>JZC  
    • 杂散光不满足（>5% ~9\WFF/  
     6pOx'u>h+  
    )QagS.L{z  
    z\ss4  
    88"Sai  
    10. 后续IFTA优化后的结果 X;F?:Iw\  
           tc r//  
    `cQo0{xK  
    ^taBG3P  
     *Oc.9 F88"  
    ZR v"h/~  
    感兴趣的优化函数 D'l5Zd  
    • 效率满足（>95%） j/T>2|dA&  
    • 信噪比满足（<30db） %n%xR%|  
    • 杂散光满足（<5%） P #F=c34u  
    p,pR!qC>  
    11.总结 *=ZsqOHwG  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 K ]OK:hY4  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 (KZHX5T=  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,h\sF#|  
    • 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。 @;xMs8@  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ;R=.iOn  
    H`8``#-|@S  
     f=!PllxL:  
    QQ：2987619807 j6~nE'sQ  
     
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