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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 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-10
    1.简介 <"-sN  
     V}("8L  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 `JC!uc  
    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。 ny}?+&K  
    3jQ |C=   
    2．模拟任务 ` H"5nQRV  
    Y9Pb  
    L:31toGK  
    DOE： c;WS !.  
    相位型衍射 Q{%ow:;s*  
    光束整形器 ixp%aRRP  
    直径：2mmx2mm _ &T$0SZco  
    形状：圆形 =<<\Uo  
    相位级次：16     o,d:{tt  
    &CS=*)>$  
    !U91  
    3.建模任务：入射光场 )_BteLo-  
    - na]P3 s  
    giPyo"SD  
    高斯准直激光光束的光束参数 }"szL=s  
    >uVG]  
    • 波长：632.8nm R\X J  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm V3UEuA  
    aW"BN 5eM>  
    g3y44G CV  
     yVW)DQ 4?  
    4.建模任务：期望输出光场 -v]7}[ .[  
    y(%6?a @  
     ;HW@ZI  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Ft07>E$/Q^  
    #PiW\Tq  
    • FWHM-直径：0.5mm !#'*@a  
    • 边缘宽度：50um v"^G9u  
    • 效率：>95% rtPQ:CaA)?  
    • 信噪比（SNR）：>30dB uG/Zpi  
    • 杂散光：<5% Alrk3I3{  
    >OQ<wO6  
     XX+4X*(o  
    f\ Qi()  
    5.设计方案 z 6p.{M  
    (u~@@d"  
    FN G]  
    • 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）。 NpSS/rd $  
    • 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）。 ]":PO4M$*  
    1%>/%eyn5  
    Ygg+*z  
     vzfWPjpKW  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 `CRW2^g  
     SlmgFk!r!  
    0PZpE "$X  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 O Qd,.m  
    • 用户必须输入所需的信息 gVb;sk^  
    - 入射场 aK 'BC>uFI  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） p2\@E} z  
    - 系统参数 y<kW2<?  
    - 制造条件 orJN#0v4  
    E-CZk_K9  
     >]FRHJo_  
    li(g?|AD  
    7.设计过程 rq>@ 0i  
    ,|D<De\v&  
    L\o-zNY  
    \:8 >@Q  
    L)kwMk  
    H|5\c=  
    d7A vx  
    设计和优化过程由两步完成：  2>p>AvcK  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [$$i1%c%Z<  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 yoQ}m/Cj  
     ',~,hJ0  
    8.系统模拟  `i;f  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ,-D3tleu`  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 *{ 6{ZKM  
    • 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。 q9|'!m5K  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 lx(kbSxF  
    ("?V|  
     (/JiOg^cw  
    )17CG*K1  
    9. 初始几何光学设计的结果 CKCot  
    jhg0H2C8  
    /GRkQ",  
    lG6P+ Z/nf  
    ?`8jn$W^  
    感兴趣的优化函数 HW"@~-\  
    • 效率满足（>95%） d[=~-[  
    • 信噪比不满足（<30db） "dQ02y  
    • 杂散光不满足（>5% @p"m{  
     ^\KZE|^3@  
    WS6'R    
    NH~\kV  
    muc6gwBp  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ;LD!eWSK,  
           dg-nv]7  
    x}B3h9]  
    it77x3Mm F  
     }hRw{#*8  
    \SKobO?qI  
    感兴趣的优化函数 Ht pZ5  
    • 效率满足（>95%） m9M#)<@*  
    • 信噪比满足（<30db） :Y>FuE  
    • 杂散光满足（<5%） KDxqz$14 -  
    %W` }  
    11.总结 PUcxlD/a}  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 kn %i#Fz  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 z[|2od  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ma TQ 0GX  
    • 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。 Q,v/]bXd  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 TMJq-u51  
    4 '"C8vw.  
     7bSj[kuN  
    QQ：2987619807 Vq$8!#~w  
     
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