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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 _p*a`,tK  
     >:J7u*>$'  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 b I"+b\K  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 c,j[ix  
    &c[ISc>N{  
    2．模拟任务 k%D|17I  
    :MaP58dhh  
    w`YN#G  
    DOE： M "\Iw'5$  
    相位型衍射 q!;u4J  
    光束整形器 eQqnPqi-  
    直径：2mmx2mm Y~TD)c=  
    形状：圆形 1S+lHG92I  
    相位级次：16     E]O/'-  
    =O%Hf bx  
    icK>|   
    3.建模任务：入射光场 'vwu^u?  
    rSa=NpFxLu  
    8AVtUU  
    高斯准直激光光束的光束参数 gp+aUK~o  
    Ev Ye1Y-  
    • 波长：632.8nm 4^Ke? ;v  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 1,7  
    ^>/~MCyM.  
    8|L;y[v  
     9ls*L!Jw  
    4.建模任务：期望输出光场 ??#SQSU  
    RNo~}#  
    =4[ U<opP  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: dL]wu! wE  
    7v&>d,  
    • FWHM-直径：0.5mm =odKi"-6  
    • 边缘宽度：50um QXu[<V  
    • 效率：>95% 8S` j6  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 4#,,_\r  
    • 杂散光：<5% OF}."a  
    S3UJ)@ E  
     Xhs*nt%l  
    dsU'UG7L  
    5.设计方案 I@oSRB  
    []jbzVwS2  
    <v6W l\  
    • 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）。 ~8&P*oFC  
    • 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）。 JU#m?4g  
    .?`8B9w  
    3#? 53s   
     ^[&,MQU{7  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ~ o=kW2Y  
     .ah[!O  
    ]D&U} n  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 "$/1.SX;]  
    • 用户必须输入所需的信息 E!RlH3})  
    - 入射场 7|xu)zYB  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Bg[_MDWc-P  
    - 系统参数 F/PH=Dk  
    - 制造条件 9;Q|" T  
    ]N2! 'c  
     v\@pZw=x  
    F`La_]f?b\  
    7.设计过程 \.'[!GE*c  
    p, T4BO  
    naM~>N  
    Wecxx^vtv6  
    W&k@p9  
    0NK|3]p  
    c^rWS&)P  
    设计和优化过程由两步完成： 4jc?9(y%  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 FTr'I82m(  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 @+0dgkJ  
     wPX^P  
    8.系统模拟 Gr>CdB>~+  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 z9!OzGtIR  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 YG /@=Z.  
    • 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。 G`;\"9t5h  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ]j!pK4  
    A2ufET  
     Y/5(BK)  
    5$$# d_Gj  
    9. 初始几何光学设计的结果 artn _  
    FUf.3@}  
    4K\o2p?4  
    7n?yf_ je  
    KnKf8c  
    感兴趣的优化函数 9Z }<H/q  
    • 效率满足（>95%） 7l ,f  
    • 信噪比不满足（<30db） EDuH+/:n  
    • 杂散光不满足（>5% w5^k84vye  
     0@[*~H0{n  
    /M'd$k"0z  
    _Hd|y  
    fs:yx'mxV  
    10. 后续IFTA优化后的结果 9 *uK]/c  
           *o38f>aJl  
    %% /8B  
    TtF+~K  
     yZ[=Y  
    icX4n  
    感兴趣的优化函数 |N^"?bSt  
    • 效率满足（>95%） o='A1P  
    • 信噪比满足（<30db） ^_i)XdPU  
    • 杂散光满足（<5%） Aix6O=K6  
    97U OH  
    11.总结 ^{{a v?h  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 }O>4XFj  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 j!y9E~Zz  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 1C<d^D_!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。 YU"/p|!1  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 SO.u0!  
    _5H~1G%q  
     M PDRMGR@i  
    QQ：2987619807 d:w/{m% #  
     
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