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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 }vx 46  
     Q;l%@)m+~  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 '`gnJX JO  
    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。 zN5};e}^v  
    {4SaS v^/  
    2．模拟任务 };}N1[D   
    hFtjw6  
    sRBfLN2C  
    DOE： WoN JF6=?  
    相位型衍射 6b2h\+AP  
    光束整形器 1NZpd'$c  
    直径：2mmx2mm IDF0nx]  
    形状：圆形 90F.9rh  
    相位级次：16     =n=!s{A:t  
    bUy!hS;s  
    SR.xI:}4  
    3.建模任务：入射光场 H_S"4ISS_  
    -;6uN\gq  
    DfGq m-c  
    高斯准直激光光束的光束参数 &)Zv>P8z`  
    Nk%$;Si  
    • 波长：632.8nm p|qLr9\A  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm hxJKYU^%m  
    uF3{FYM{I  
    B k\K G  
     GHLFn~z@XJ  
    4.建模任务：期望输出光场 i&m6;>?`  
    ]C+P J:CC  
    t]vv&vk>  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }9B},  
    Ed;!A(64r  
    • FWHM-直径：0.5mm 5>e<|@2 X  
    • 边缘宽度：50um E*tT^x)  
    • 效率：>95% 3 %r*~#nz  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ow`F 7  
    • 杂散光：<5% ./DlHS;  
    Rq",;,0ZJ  
     Q9p7{^m&E  
    )B-[Q#*A-  
    5.设计方案 MYxuQ|w  
    rK;<-RE<[:  
    yO\bVu5V  
    • 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）。 ,G?Kb#  
    • 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）。 h?ijZHG $  
    v13\y^t  
    d7&d FvG  
     i 8cmT+}>  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 $%&OaAg  
     m,6u+Z ,  
    ox.kL  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 -!T24/l  
    • 用户必须输入所需的信息 H8@z/  
    - 入射场 >x~Qa@s;  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） /-^{$$eu  
    - 系统参数  C !v%6[  
    - 制造条件 m>w{vqPwJ  
    _\@zq*E  
     U? U3?Y-k`  
    qM Qu!%o  
    7.设计过程 >wYmx4W>  
    x=\W TC  
    *cX i*7|=  
    z}r  
    hDoFF8)c  
    a 7b1c!  
    t!FC)iY  
    设计和优化过程由两步完成： "9vL+Hh  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 &`]T# ">  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 W^;4t3eQf  
     #c/K.?  
    8.系统模拟 dgByl-8Q  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 z -]ND  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 bVZA f  
    • 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。 ,a2=OV  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 r4?|sAK  
    66MUrNW  
     v}!^RW 'X  
    (v0Q.Q@ <  
    9. 初始几何光学设计的结果 x>J(3I5_b  
    *xx)j:Sc2  
    _3g!_  
    Ak}`zIo  
    i\4YT r,  
    感兴趣的优化函数 ][8`}ki 1  
    • 效率满足（>95%） fCO<-L9k$  
    • 信噪比不满足（<30db） 9A`^ (  
    • 杂散光不满足（>5% RO[X #c  
     Kb/qM}jS  
    UQb|J9HY4  
    7D~~<45ct  
    \m<$qp,n  
    10. 后续IFTA优化后的结果 O2lM;="  
           G;pc,\MF  
    G8Ow;:Ro  
    ^7:UC\_  
     YQ1rS X3  
    #2*R0_b  
    感兴趣的优化函数 +t]Ge >S  
    • 效率满足（>95%） p7.~k1h  
    • 信噪比满足（<30db） cI@'Pr4:FJ  
    • 杂散光满足（<5%） }_+):<Db  
    Io /;+R .  
    11.总结 |$GPJaNqa  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 yZmeke)_  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 K'K/}q<  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Ty;^3  
    • 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。 AJoP3Zv|?  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 J0t_wM Ja  
    O /&Qzt  
     }h sR}  
    QQ：2987619807 `0 W+(9}  
     
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