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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 & %}/AoU  
     j.-VJo)   
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ;np_%?is  
    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。 ucg$Ed  
    DM7}&~  
    2．模拟任务 G=M] 8+h  
    eVnbRT2y&  
    % mn />  
    DOE： l^ 4OC  
    相位型衍射 ;?6>mh(`  
    光束整形器 !Cj(A"uqY  
    直径：2mmx2mm `ypL]$cW  
    形状：圆形 *M!kA65'  
    相位级次：16     ./maY1>T  
    okBE|g  
    AF#_nK) @  
    3.建模任务：入射光场 i^%-aBZ  
    X7cWgo66T  
    cqQRU  
    高斯准直激光光束的光束参数 IlHY%8F{  
    2:J,2=%  
    • 波长：632.8nm 9={N4}<  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm <%!J?  
    J9@}DB  
    r=csi  
      {;RF  
    4.建模任务：期望输出光场 L~MpY{!3  
    )*[ ""&  
    5-p.MGso  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: &tBA^igXK  
    Dr 'sIH^  
    • FWHM-直径：0.5mm QFzFL-H~N  
    • 边缘宽度：50um u(9X  
    • 效率：>95% Z\!rH "8  
    • 信噪比（SNR）：>30dB q:yO92Ow  
    • 杂散光：<5% EhXiv#CZ  
    "|4jP za  
     {,f[r*{Y  
    T'R,vxP)\  
    5.设计方案 =x4a~=HX  
    2Guvze_bU  
    a;&}zcc*  
    • 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）。 #{>uC&jD  
    • 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）。 [2H[5<tH  
    X8b#[40:  
    9r8D*PvS  
     *aG"+c6|  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 {&`VGXG  
     {5 Kz'FT  
    Vi,Y@+4  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 :)LC gIQo  
    • 用户必须输入所需的信息 3uO8v{`  
    - 入射场 j)Lo'&Y~=  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） thV Tdz  
    - 系统参数 L<E/,IdE  
    - 制造条件 [|z'"Gk{  
    [0(mFMC`  
     -$ali[  
    lbofF==(  
    7.设计过程 S~|tfJpL  
    hg#c[sZL  
    w 06gY  
    bZXlJa`'S  
    Wbd_a R (  
    S| "TP\o  
    .pKN4  
    设计和优化过程由两步完成： H` Lu"EK  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 W+/2c4$F3  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 7yUvL8p-  
     @|'Z@>!/pV  
    8.系统模拟 n531rkK-   
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 :W%4*-FP  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 :1NYpsd.i  
    • 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。 [[$Mh_MD  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 >E~~7Yal  
    }Oh5Nm)  
     E]?2!)mgce  
    VHj*aBHB  
    9. 初始几何光学设计的结果 ME,duY/>Q  
    klo^K9!  
    Pd,!&  
    (Y>U6  
    ?qIGQ/af&  
    感兴趣的优化函数 ',%5mF3j  
    • 效率满足（>95%） lkyJ;}_**  
    • 信噪比不满足（<30db） %27G2^1  
    • 杂散光不满足（>5% <@%ma2  
     .;j"+Ef   
    >7W"giWP  
    Yr:>icz|  
    ;wp W2%&  
    10. 后续IFTA优化后的结果 + p'\(Z(  
           hPS/CgLq  
    /T{mS7EpYc  
    %va[jJ  
     (s.o  
    z^"?sd  
    感兴趣的优化函数 Km%8Yw0+  
    • 效率满足（>95%） ayN*fiV]  
    • 信噪比满足（<30db） l; */M.B  
    • 杂散光满足（<5%） -IGMl_s  
    nWd:>Ur  
    11.总结 x vHOY:  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ;,R[]B01u  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~y`Pwj  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 :0{AP_tvcC  
    • 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。 YALyZ.d  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Sw/J+FO2  
    ,Z >JvTnH  
     EwC5[bRjUp  
    QQ：2987619807 wbo{JQ  
     
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