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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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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2020-11-10
    1.简介  >YtdA  
     >evS} O6  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 6pOx'u>h+  
    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。 {+<P:jbz;  
    Si 9Z>MR  
    2．模拟任务 Z+`{7G?4m  
    +|Hioq* ,t  
    'D1A}X  
    DOE： ;< )~Y-  
    相位型衍射 s#Jh -+lM  
    光束整形器 l=N2lHU  
    直径：2mmx2mm pCpb;<JG  
    形状：圆形 v4miU;|\  
    相位级次：16     C${ S^v  
    E@05e  
    >>Ts??  
    3.建模任务：入射光场 2jsw"aHW  
    o'~5pS(wq  
    gG%V 9eOQ  
    高斯准直激光光束的光束参数 Ch()P.n?  
    $GQ`clj<  
    • 波长：632.8nm [a o U5;7  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm h0oMTiA  
    ?;YC'bF  
    "1q>At  
     B<8N96fx  
    4.建模任务：期望输出光场 '$As<LOEd/  
    qzw'zV  
    GhY1k";  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }ZSQ>8a  
    -5>-%13  
    • FWHM-直径：0.5mm V~ ~=Qp+.  
    • 边缘宽度：50um `I$<S(h 7  
    • 效率：>95% ;?}l  
    • 信噪比（SNR）：>30dB g>d;|sK  
    • 杂散光：<5% 2-zT$`[]J  
    /<CSVJ_r  
     GBFw+v/|4  
    ) yY6rI;:  
    5.设计方案 G iq=*D+  
    DcIvhBp  
    Glq85S  
    • 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）。 kY,U8a3!  
    • 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）。 }7G8|54t  
    f\;65k_jq  
    6+V\t+aug  
     cw&Hgjj2  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 )2UZ% ?V#  
     [>#*B9  
    MRr</o  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ;U: {/  
    • 用户必须输入所需的信息 3ZTE<zRQ  
    - 入射场 vQF vtwd  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） k+V6,V)my  
    - 系统参数 8,O33qwH  
    - 制造条件 !|2VWI}  
    ]Ni$.@Hu$  
      $rXh0g  
    7@.cOB`y@3  
    7.设计过程 ;v17K  
    } B396X  
    ky>wOaTmN6  
    bW#@OrsS  
    KtS)'jf  
    ?Y:x[pOe  
    5#3W5z  
    设计和优化过程由两步完成： zPEg  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 PqNFyQkl  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 0Iud$Lu  
     n/QF2&X7)  
    8.系统模拟 x# ~ x;)  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 3:"]Rn([P  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 3$vRW.c\q  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ,1q_pep~?%  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 P+MA*:  
    J68j=`Y  
     UV}73Sp  
    Sj'ht=  
    9. 初始几何光学设计的结果 _$<Gyz*  
    WqxUXH  
    gIR^ )m  
    " "O"  
    JO&JP3N1  
    感兴趣的优化函数 $d+DDm1o  
    • 效率满足（>95%） rzrl>9 h  
    • 信噪比不满足（<30db） M)?dEgU}M  
    • 杂散光不满足（>5% `=#01YX[0  
     k&#a\OJ7u  
    bG&"9b_c  
    QQk{\ PV  
    rA0,`}8\  
    10. 后续IFTA优化后的结果 A>VI{  
           y AF+bCXo  
    )PkNWj6%y  
    xy+QbD T  
     _FbC{yI8;  
    4@ILw  
    感兴趣的优化函数  O#nR>1h  
    • 效率满足（>95%） 2y0J`!/)  
    • 信噪比满足（<30db） |VOg\[f  
    • 杂散光满足（<5%） l=`L7| ^/d  
    w)E@*h<Z  
    11.总结 !.7udYmB  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ?!w^`D0}o  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {"*VU3%q  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,O1O8TwUB0  
    • 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。 pDPxl?S  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 4A{|[}!  
    _ |<d5TI  
     4!$ M q;U  
    QQ：2987619807 0)YbI!  
     
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