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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 BQul iX&  
     aBVEk2 p  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ;p#Z:6  
    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。 X\^& nLa  
    0o=6A<#x  
    2．模拟任务 a,57`Ks+n<  
    zUEfa!#?  
    R#7+  
    DOE： (LT\ IJSM  
    相位型衍射 [rUh;_b\D  
    光束整形器 M*~v'L_sI  
    直径：2mmx2mm Vi?~0.Z%  
    形状：圆形 spU!t-n67  
    相位级次：16     28Ssb|  
    `m@]  
    Ss<_K>wk  
    3.建模任务：入射光场 `^&15?Wk  
    %$Jq t  
    27*(oT  
    高斯准直激光光束的光束参数 'e<HPNi)  
    ycl>git]  
    • 波长：632.8nm "\zj][sL  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 5<)gCHa  
    KXx@ {cv  
    CDnR  
     pRiH,:\  
    4.建模任务：期望输出光场 {glqWFT  
    "doU.U&u  
    Pi"~/MGP$  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: T[4[/n> i  
    1O]5/Eu  
    • FWHM-直径：0.5mm fNAo$O4cm  
    • 边缘宽度：50um "BLv4s|y7L  
    • 效率：>95% RI5g+Du?  
    • 信噪比（SNR）：>30dB (N*<\6kr  
    • 杂散光：<5% ! =\DC,-CB  
    ~`~%(DA=  
     r(,= uLc  
    rTP5-4  
    5.设计方案 w;yiX<t<  
    yBPt%EF  
    ]{Mci]H6T  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 cXOje"5i  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 bRK CY6  
    T1Gp$l  
    TXd5v#_vo  
     v9t4 7>V  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 y~== waZw  
     >/!7i3Ow-  
    ;o-\.=l  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 {z5V{M(|w3  
    • 用户必须输入所需的信息 5#TrCPi6A  
    - 入射场 P0'e"\$  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） KrdZEi vb  
    - 系统参数 H-/; l54E  
    - 制造条件 ( Lok  
    inr%XS/m  
     o~OwE7H)A  
    H )BOSZD  
    7.设计过程 2~G,Ia  
     _DPB?)!x  
    T:K"  
    Ss@u,`pr  
    S3ab0JM  
    >\|kJ?h  
    @9}),hl`  
    设计和优化过程由两步完成： "*Lj8C3|n  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 18DTv6?QG  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~_DF06G  
     1A7%0/K-]  
    8.系统模拟 o }9M`[  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 0[n c7)sW  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ^%\)Xi  
    • 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。 P &;y] ,)E  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 1fz*S IjG  
    u-AWJc+F.  
     G0_&gx`  
    ,N;))3  
    9. 初始几何光学设计的结果 5kGxhD  
    [D*J[?yt  
    k1ipvKxp:8  
    ^=eq .(>  
    Wmzq  
    感兴趣的优化函数 q+YuVQ-fx  
    • 效率满足（>95%） E S#rs="  
    • 信噪比不满足（<30db） AddGB^7yl  
    • 杂散光不满足（>5% %v5)s(Yu  
     1 L+=|*:  
    4` '8fe/"  
    Um]p&phVL  
    6-mmi7IfO  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Ze-MAt  
           U8CWz!;Qz  
    T?W[Z_D  
    i LF^%!:X%  
     UH5w7M  
     Sa%zre@  
    感兴趣的优化函数 uz]E_&2  
    • 效率满足（>95%） :=rA Yc3]  
    • 信噪比满足（<30db） 54<6Dy f  
    • 杂散光满足（<5%） J__;.rnk  
    }X=87ud  
    11.总结 HH"$#T^-  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 'I&|1I^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ./#e1m?.  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~_'0]P\  
    • 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。 +IG1IF  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 i\(\MzW*'  
    \M7I&~V  
     ;4!=DFbU  
    QQ：2987619807 DC&A1I&  
     
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