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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 正序阅读 楼主  发表于: 2020-11-10
    1.简介 ::R00gd  
     64rk^Um  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ~'QeN%qadP  
    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。 SJc@iffS  
    gIM'bA<~  
    2．模拟任务 yP9wYF^A\  
    S@zkoj@  
    UQ?OD~7  
    DOE： g74z]Uj.B  
    相位型衍射 1 u_2 4  
    光束整形器 RHl=$Hm.%  
    直径：2mmx2mm zpr@!76  
    形状：圆形 jo3}]KC !  
    相位级次：16     H?(SSL  
    A1t~&?  
    /j69NEl  
    3.建模任务：入射光场 ZMMo6;  
    3?Eoj95w!  
    :htq%gPex9  
    高斯准直激光光束的光束参数 qM!f   
    N|O]z  
    • 波长：632.8nm VMye5  P  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm * :tjxC  
    9}jq`xSL  
    MAD}Tv\S7  
     &<|-> *v  
    4.建模任务：期望输出光场 (p.3'j(  
    1H,tP|s  
    b801O F  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: mV*/zWh_  
    :{ WrS  
    • FWHM-直径：0.5mm W aGcoj  
    • 边缘宽度：50um @-&(TRbZo  
    • 效率：>95% " $IXZ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB =Wk/q_.  
    • 杂散光：<5% ,Lun-aMd  
    Z-h7  
     N>pmhskN?  
    d1TdH s\  
    5.设计方案 uQu/(5  
    oAZF3h]po  
    #;"D)C  
    • 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）。 ~@4ZV  
    • 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）。 ;64mf`  
    }uI7 \\S  
    pba8=Z  
     :IVk_[s  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 E R]sDV  
     ZG@M%|>  
    ]C ~1]7vb  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 m UWkb  
    • 用户必须输入所需的信息 oO#xx)b  
    - 入射场 v"~Do+*+  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） y5/'!L)g  
    - 系统参数 Zv|p>q`R2  
    - 制造条件 4j@i%  
    ) Kc%8hBv  
     'cAc{\)  
    %/y`<lJz(  
    7.设计过程 -!|WZ   
    q1f=&kGX~  
    n|x$vgb  
    bbNU\r5%  
    |/;U)M  
    P1i*u0a  
    ^IVe[P'  
    设计和优化过程由两步完成： \+iu@C  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ms}f>f=  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 j1puB  
     {4: -0itG  
    8.系统模拟 WgA`kT  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 OQ(D5GR:4  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 cGE=.  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 U~*c#U"bh  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 }3f BY@  
    g5[D&  
     sn-)(XU!  
    0%s3Mp6H  
    9. 初始几何光学设计的结果 3ar=1_Ar  
    ?0rOcaTY  
    Gz>Lqd  
    gEv->pc  
     c6Lif)4  
    感兴趣的优化函数 )?w&oIj5  
    • 效率满足（>95%） &:V@2_6"  
    • 信噪比不满足（<30db） \Z)#lF|^  
    • 杂散光不满足（>5% T&r +G!2  
     &P 8!]:  
    ~->Hlxze'K  
    PSTu/^  
    d/XlV]#2x\  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ~ww?Emrw  
           ^ <qrM  
    [N)#/ 6j  
    x*.Ye 5Jb  
     *Ph]F$ZP  
    J&M1t#UN  
    感兴趣的优化函数 fO].e"}  
    • 效率满足（>95%） \bhOPK>w  
    • 信噪比满足（<30db） c[SU5 66y  
    • 杂散光满足（<5%） I4)Nb WQ  
    +}Xr1fr{jw  
    11.总结 XQ]`&w(  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 >']+OrQH  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 BlXX:aZv  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 a{h%DpG  
    • 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。 $ye^uu;Z  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 4d!S#zx  
    h4f ~5- Y  
     nV'3sUvR#  
    QQ：2987619807 OI+E (nA  
     
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