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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 AF}gSNX  
     3J~0O2  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 3`*Kav>"  
    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。 ;HNq>/{  
    ~`qEWvPn  
    2．模拟任务 1l5J P|x  
    VfSj E.|  
    T%$jWndI  
    DOE： jV O{$j  
    相位型衍射 Ooc\1lX  
    光束整形器 +5!&E7bcd  
    直径：2mmx2mm !R'g59g  
    形状：圆形 VT\ "q1)p  
    相位级次：16     ?>$l  
    6cz/n8Mg  
    *27*>W1  
    3.建模任务：入射光场 >|g?wC}V;  
    a~PK pw2%  
    *nC(-(r:J`  
    高斯准直激光光束的光束参数 VwyVEZt  
    iafE5b)  
    • 波长：632.8nm \]uV!)V5B  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ) 1 m">s4  
    ",yc0 2<  
    <lE?,jl  
     3B0PGvCI1  
    4.建模任务：期望输出光场 ,WD X(  
    GbI-SbE  
    c9wfsapJ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ;Hmp f0$  
    kLj$@E`4  
    • FWHM-直径：0.5mm ^v&D;<&R  
    • 边缘宽度：50um W$0^(FH[  
    • 效率：>95% 'n;OB4  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 5T@aCC@$h  
    • 杂散光：<5% "4o=,$E=  
    %}-?bHB1c  
     'Gl&Pa1g?  
    ]QVNn?PA8  
    5.设计方案 rx0~`cVV:  
    A\fb<  
    9QQyl\  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 gNYqAUG5  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 up>c$jJ  
    h[o6-f<D  
    q1?&Ev^  
     ZfrVjUB  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 -fS.9+k0/  
     \C,p WW  
    D^ Jk@<*  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 MUnEuhXTr  
    • 用户必须输入所需的信息 <-'$~G j  
    - 入射场 U;N:j8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） @$9'@")  
    - 系统参数 ":a\z(*t  
    - 制造条件 9KWuN:Sg  
    km~Ll   
     '2^7-3_1  
    N IdZ  
    7.设计过程 kF(n!2"W  
    [AMAa]^  
    >NYW{(j  
    [e[<p\]  
    BTgG4F/)  
    4}+/F}TbJ5  
    y!tC20Q   
    设计和优化过程由两步完成： Gmwf4>"  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Ym%xx!9  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 L:XC  
     '3zc|eJt&  
    8.系统模拟 #(An6itl  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 svxw^ 0~a  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 YIw1  
    • 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。 `]Q:-h  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 =[b)1FUp  
    BauU{:Sh  
     F*"}aP$  
    okbQ<{9  
    9. 初始几何光学设计的结果 7}M2bH} \K  
    /|* Y2ETOr  
    93Co}@Y;Y+  
    '>r7V  
    ns6(cJ^a  
    感兴趣的优化函数 'yMF~r3J  
    • 效率满足（>95%） vZ.x{"n'~  
    • 信噪比不满足（<30db） n{6G"t:^l  
    • 杂散光不满足（>5% ep)>X@t  
     BNL;Biy t7  
    ~\J}Kqg  
    .l.a(_R  
    /~zai}  
    10. 后续IFTA优化后的结果 `@nl  
           ;q*e=[_DF  
    (1#J%  
    rqY`8Ry2M  
     l1f\=G?tmU  
    h*-Pr8  
    感兴趣的优化函数 ."9];)2rx  
    • 效率满足（>95%） gLOEh6  
    • 信噪比满足（<30db） /5u<78GW1  
    • 杂散光满足（<5%） j KoG7HH  
    rk #sy$  
    11.总结 @)fd}tV  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ZpnxecJUJ  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 R6]Gk)5  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 :Of^xj>A  
    • 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。 UEguF &  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 RJd(~1  
    ' ~8KSF*!p  
     p>4-s, W  
    QQ：2987619807 U|IzXQX(  
     
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