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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 U.,_zEbx,  
     +i0j3.  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 V0ig#?]  
    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。 7j22KQ|EX^  
    D`e6#1DbJ  
    2．模拟任务 0 P]+/  
    U6/$CH<pe  
    MaS"V`NI  
    DOE： TyG;BF|rwk  
    相位型衍射 &}q;,"  
    光束整形器 T}55ZpS C&  
    直径：2mmx2mm ]8;2Oh   
    形状：圆形 )GC9%mF;  
    相位级次：16     de<T5/  
    9iy3 dy^  
    Y :-O/X  
    3.建模任务：入射光场 X]T&kdQ6q  
    fp`k1Uq@  
    [42EqVR  
    高斯准直激光光束的光束参数 r-aCa/4y!  
    }3DZ`8u  
    • 波长：632.8nm KW 78J~u+  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm W~i599!v  
    I #8TY/XP  
    4!k 0  
     - D&d1`N4  
    4.建模任务：期望输出光场 Rxfhk,I  
    j+6`nN7L  
    l?Qbwv}  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: %%h0 H[5*  
    A/A; '9  
    • FWHM-直径：0.5mm XKQ\Ts2<k  
    • 边缘宽度：50um wk[4Qsk<  
    • 效率：>95% OS]FGD3a  
    • 信噪比（SNR）：>30dB =`W#R  
    • 杂散光：<5% Y4j%K~ls Y  
    IQNvhl.{  
     ,GTIpPj  
    L2}p<?f  
    5.设计方案 dZIruZ)x  
    l/6$BP U`  
    dc=~EG-_rM  
    • 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）。 3U!#rz"  
    • 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）。 fB"It~ p  
    (D~NW*,9  
    3^-yw`  
     z5q(  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 t}x^*I$*  
     l`(pV ;{W  
    %Xjg/5G-  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 o)r%4YOL  
    • 用户必须输入所需的信息 trm-&e7q?;  
    - 入射场 y??^[ sB  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） $dkkgsw 7  
    - 系统参数 ?j|i|WUD  
    - 制造条件 -hpC8YS  
    =?oYEO7  
     %XiF7<A &  
    Y'eE({)<K  
    7.设计过程 *DS>#x@3*i  
    OkfnxknZ|  
    w3E#v&"=Y  
    ]GH_;  
    rcU*6`IWA  
    wG}Rh,  
    ]3&BLq  
    设计和优化过程由两步完成： 8h'*[-]70u  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 *)xjMTJ%  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 +5xk6RP   
     gq~6 jf>  
    8.系统模拟 rfH Az  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 CEl9/"0s6  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 &)Z]nNVb  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 CEEAyip-c  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 {}DoRp q=  
    rPXy(d1<`S  
     J[{?Y'RUM  
    W`gzMx  
    9. 初始几何光学设计的结果 6#up BF:  
    z( ^ r  
    _,bDv`>Ra  
    U])$#/ v  
    &E0L 2gbI  
    感兴趣的优化函数 l,@rB+u  
    • 效率满足（>95%） kH">(f  
    • 信噪比不满足（<30db） Xn # v!  
    • 杂散光不满足（>5% 45U!\mG  
     t~kh?u].j  
    W+`T:Mgh  
    ~d"9?K^#  
    L,_Z:\^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Y |'}VU  
           2!Sl!x+i\'  
    o%)38T*n3  
    GB8>R  
     X6G2$|  
    wHE1Jqpo  
    感兴趣的优化函数 "fOxS\er  
    • 效率满足（>95%） [Nv)37|W  
    • 信噪比满足（<30db） 3fd?xhWbN  
    • 杂散光满足（<5%） RZbiiMC>  
    "pTU&He  
    11.总结 qj1Fj  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 9 `T2  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 91\]Dg  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 u )k Q*&  
    • 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。 H J0Rcw%  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 H C(7,3  
    mJ JF  
     K %.>o  
    QQ：2987619807 Apbgm[m|{  
     
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