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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 L[zTT\a  
     '{,JuX"n  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ) P7oL.)  
    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。 w_U#z(W3l  
    I]HYqI  
    2．模拟任务 2_Lu 0Yrg  
    y0 vo-Q  
    ;R+Gf!1  
    DOE： ):Fg {7b]n  
    相位型衍射 m<n+1  
    光束整形器 @^0}wk  
    直径：2mmx2mm %Ok#~>c  
    形状：圆形 "A[. 7w  
    相位级次：16     p_xJ KQS  
    MZ)lNU l  
    C,ldi"|  
    3.建模任务：入射光场 k6 OO\=  
    )E",)}Nh  
    vo#$xwm1  
    高斯准直激光光束的光束参数 iu=@ h>C  
    <DMm [V{  
    • 波长：632.8nm r6D3u(kMb  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm fhk(<KZvJ  
    `_&vvJPn@!  
    yodhDSO5i  
     &#C|  
    4.建模任务：期望输出光场 M\ wCZG  
     2X`t&zg  
    di;~$rI!?  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: N/C$8D34  
    9a:(ab'  
    • FWHM-直径：0.5mm f3;[ZS  
    • 边缘宽度：50um U7LCd+Z 5X  
    • 效率：>95% pl}W|kW}  
    • 信噪比（SNR）：>30dB e9\_H=t+  
    • 杂散光：<5% DW,Z})9  
    shLMj)7!  
     0 Swu]OE  
    {DVMs|5;^  
    5.设计方案 p*jH5h cy  
    2(Xu?W 7d  
    .Z`xNp  
    • 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）。 xJ^B.;>  
    • 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）。 $LBgBH &z  
    Ct(^nn$A  
    -{oZK{a1  
     i1{)\/f3  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 OZKZv,  
     9qq6P!  
    ra ,.vJuT  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 !;t6\Z8&  
    • 用户必须输入所需的信息 [IyC}lSW^-  
    - 入射场 *>GRU8_}  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） >TGc0 z+  
    - 系统参数 ,=pn}\ R  
    - 制造条件 6!6R3Za$  
    2 9z@ !  
     Dl?:Mh  
    7OPRf9+o  
    7.设计过程 ?:5/4YC  
    WK#c* rsij  
    Ix@nRc'  
    yJw.z#bB#  
    A/Sj>Y1j  
    p`"Ic2xPJ  
    F${}n1D  
    设计和优化过程由两步完成： &`'@}o>2  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ;Rxc(tR!n  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 z  +c8G  
     iII%!f?{[  
    8.系统模拟 (76tYt~I=  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 fG@]G9Z  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ND3|wQ`M0  
    • 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。 WxJaE;`Ige  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ;e2D}  
    @E> rqI;`  
     hBDmC_\~  
    y?iW^>|?L=  
    9. 初始几何光学设计的结果 Q}^qu6  
    dA#'HMh@  
    &jrc]  
    ziQ&M\  
    @6y)wA9Yx  
    感兴趣的优化函数 >+%0|6VSb  
    • 效率满足（>95%） 8y4t9V  
    • 信噪比不满足（<30db） "`KT7  
    • 杂散光不满足（>5% wO]H+t  
     HSACaTVK  
    d(vt0  
    wEl/s P  
    0Fs2* FS  
    10. 后续IFTA优化后的结果 F\<{:wu   
           GCrsf  
    FW4#/H  
    QwnqysNx4  
     L7yEgYB  
    ~T=a]V  
    感兴趣的优化函数 V|2[>\Cv  
    • 效率满足（>95%） DU@SXb  
    • 信噪比满足（<30db） aC3Qmo6?m  
    • 杂散光满足（<5%） 8wCB}qC  
    ddlF4L_  
    11.总结 N8*QAe kN  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 yi<H }&  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 IRsyy\[kp8  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 fKkS_c 2  
    • 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。 X|Nb8 1M  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 .p78 \T  
    d-I&--"ju  
     }(#;{_  
    QQ：2987619807 );xTl6Y9  
     
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