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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 832v"k CD  
     X(!Cfb8+5  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ADZ};:]  
    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。 2*rH?dz8E  
    PEc,l>u9  
    2．模拟任务 3WN`y8l  
    /`9sPR6e  
    Q*~LCtrI  
    DOE： !GOM5z,  
    相位型衍射 h1:aKm!  
    光束整形器 U93}-){m  
    直径：2mmx2mm |]QqXE-7  
    形状：圆形 $Vsk Ew"|M  
    相位级次：16     '"y|p+=j:  
    $m7?3/YG  
    :iFIQpk  
    3.建模任务：入射光场  zG+R5:  
    dG@"!!,  
    )X04K~6lY  
    高斯准直激光光束的光束参数 ~SQ?BoCI[  
    V7#Ffi  
    • 波长：632.8nm 1[kMOp  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm rxr{/8%f%  
    (Lo%9HZ1Mx  
    5?p2%KQ  
     qe#P?[  
    4.建模任务：期望输出光场 |\_^ B  
    ]"+95*B  
    ?in|qevL  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .R)PJc5^  
    m1n.g4Z&*  
    • FWHM-直径：0.5mm s?zAP O8Sz  
    • 边缘宽度：50um 6Z#\CixG  
    • 效率：>95% lJ+0P2@h*  
    • 信噪比（SNR）：>30dB *J$=.fF1  
    • 杂散光：<5% ~CVe yk< (  
    yvgrIdEP  
     1?)Xp|O  
    A; 5n:Sd  
    5.设计方案 h tx;8:  
    7uT:b!^f[  
    o]Ol8I  
    • 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）。 tyfTU5"x  
    • 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）。 bgS$ {n/  
    R-NS,i={  
    ^F2b hXE  
     klQC2drS  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 n"+[ :w4  
     qzI&<4  
    ak ->ML  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 IGS1|  
    • 用户必须输入所需的信息 e?`5>& Up  
    - 入射场 ?|WoIV.  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ?notxE7 ]  
    - 系统参数 =1O<E  
    - 制造条件 AgOp.~*Z~V  
    v$(lZa1  
     I&MY{f  
    WX}xmtLs  
    7.设计过程 Q?8R[i  
    &=<x#h-  
    GM<BO8Y.  
    ebS0qo[oLH  
    <c)+Fno[E_  
    %uJ<M-@r=u  
    ^zEwA  
    设计和优化过程由两步完成： 0VckocF  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 y_*PQZ$c<  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 /CuXa%Ci^  
     t<T[h2Wd  
    8.系统模拟 D'L'#/hK  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Dq36p${ \W  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 "jTKSgv+q5  
    • 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。 Zq,9&y~  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 K`/`|1  
    'eo KZX+  
     ME;n^y\8  
    1QcT$8HA  
    9. 初始几何光学设计的结果 Oy<5>2^P  
     }8@M@  
    j. *VJazb;  
    >*-FV{{  
    :C}2=  
    感兴趣的优化函数 HDda@Jy  
    • 效率满足（>95%） fwrJ!j  
    • 信噪比不满足（<30db） yu6`66h)  
    • 杂散光不满足（>5% f6_];]yP  
     ^qg?6S4  
    1"pI^Ddt  
    s[K^9wz  
    'mH) d  
    10. 后续IFTA优化后的结果 "V>R9dO{"!  
           !ALKSiSl  
    %]gn?`O  
    G0`h%  
     &?uz`pv2  
    ot`%*  
    感兴趣的优化函数 -29gL_dk.  
    • 效率满足（>95%） JOb*-q|y  
    • 信噪比满足（<30db） ]c<qM_HWg  
    • 杂散光满足（<5%）  QV h4  
    (x"BR  
    11.总结 ) c/% NiN  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 JXixYwm  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {ekCQeDo  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 sK"9fU  
    • 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。 Fi. aC;sx  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 <W`#gn0b6  
    :LWn<,4F&  
     J0 k  
    QQ：2987619807 (faK+z,*6R  
     
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