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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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    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 PZusYeV8b  
     <8^x Mjc  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 %?PFe}  
    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。 E(PBV  
    87 s*lS  
    2．模拟任务 PT6]qS'1  
    <R /\nYXz  
    kUgfFa#_  
    DOE： Y!CUUWM  
    相位型衍射 &2`p#riAS  
    光束整形器 rtj`FH??11  
    直径：2mmx2mm ~x9 ]?T  
    形状：圆形 a9.yuSzL  
    相位级次：16     ?F AI@4  
    er UYR"  
    \uJRjw+  
    3.建模任务：入射光场 w]0@V}}u$o  
    VX$WL"A  
    '*b]$5*p  
    高斯准直激光光束的光束参数 h <LFTYE@  
    aZWj52  
    • 波长：632.8nm K"0IWA  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm \x}\)m_7M<  
    H3D<"4Q>  
    aaR& -M@  
     h)HEexyRg  
    4.建模任务：期望输出光场 -d\sKc  
    nMyl( kF[  
    Mqr_w!8d  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: u S1O-Q>  
    3=YpZ\l}  
    • FWHM-直径：0.5mm gJ \6cZD  
    • 边缘宽度：50um <e2l@@#oy  
    • 效率：>95% gc.Lh~  
    • 信噪比（SNR）：>30dB r=H?fTY<3E  
    • 杂散光：<5% 1[!v{F%]  
    q!ZM Wg  
     aOwjYl[?p  
    JLoF!MK}  
    5.设计方案 <q'l7 S  
    zt(lV  
    /;*_[g5*i  
    • 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）。 ,CfslhO{j  
    • 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）。 k QuEG5n.-  
    =nhY;pY3u  
    <\^0!v  
     ]M7FIDg  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 !D#"+&&G8  
     h_%q`y,  
    1M]=Nv  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 SYCL\b   
    • 用户必须输入所需的信息 y[8;mCh  
    - 入射场 wFJf"@/vJ  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ]`/>hH>+~9  
    - 系统参数 !T{+s T  
    - 制造条件 q[&Kr+)j  
    qjB:6Jq4q  
     q+?<cjVg  
    u 272)@R  
    7.设计过程 !g@K y$  
    7Sx|n}a-3  
    Jo5Bmh0  
    !5`MiH  
    tT}b_r7h(1  
    :o s8"  
    K*/oWYM]  
    设计和优化过程由两步完成： FK _ ZE>  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ,Z q:na  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 4t, 2H"M  
     *uc/| c  
    8.系统模拟  /8x';hQ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 2 XP }:e  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 g#5R|| r  
    • 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。 4p:d#,?r  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 PkvW6,lS  
    5\Q Tm;  
     %HUex 6!  
    ingG  
    9. 初始几何光学设计的结果 a(gXvgrf[  
    (RddR{mX  
    7he73  
    +:S `]  
    YX$(Sc3.6  
    感兴趣的优化函数 vpQ&vJfR  
    • 效率满足（>95%） 0<,{poMM  
    • 信噪比不满足（<30db） ;wn9 21r  
    • 杂散光不满足（>5% 4ud(5m;Rle  
     zI`I Q  
    #])"1fk  
    }]x \ `}o  
    2bt>t[0ad  
    10. 后续IFTA优化后的结果 OoB|Eh|),  
           F%w! I 9  
    RkYdK$|K  
    6/UOz V,[  
     IMf|/a9-  
    CTIS}_CWd=  
    感兴趣的优化函数 aI=p_+.h  
    • 效率满足（>95%） R(1:I@<?E  
    • 信噪比满足（<30db） zp}7p~#k^  
    • 杂散光满足（<5%） I\l&'Q^0@  
    :""HyjY!  
    11.总结 [D"6&  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 I dK*IA4  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 'OY4Q 'Z  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 y;b#qUd5a  
    • 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。 &*`dRIQ]  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 pN9!  
    Q]WBH_j  
     ynI e4b  
    QQ：2987619807 <ToS&  
     
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