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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 &\1'1`N1  
     ~JwpNJs  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 C#Hcv*D  
    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。 /lLov.  
    1KTabj/C  
    2．模拟任务 &gGs) $f[  
    K,eqD<  
    mW~i c  
    DOE： NqJ<!q)  
    相位型衍射 Pqy-gWOv  
    光束整形器 Yzj%{fkh  
    直径：2mmx2mm I!fB1aq-  
    形状：圆形 xdd:yrC   
    相位级次：16     9W1;Kb|Z<  
    "_K}rI6(t  
    C9<4~IM w  
    3.建模任务：入射光场 6IEUJ-M Z  
    DeOXM=&z  
    Ro'jM0(KE  
    高斯准直激光光束的光束参数 5%<TF .;-J  
    koOyZ>  
    • 波长：632.8nm ?. zu2  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm XVQL.A7  
     5ZnSA9?  
    <9ma(PFa  
     C _8j:Z&  
    4.建模任务：期望输出光场 EfKM*;A  
    Bu7A{DRf  
    p QluGIX0V  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: &&X$d!V  
    \Y*!f|=of  
    • FWHM-直径：0.5mm "@.Z#d|Y  
    • 边缘宽度：50um `$J'UXtGc  
    • 效率：>95% U? 8i'5)  
    • 信噪比（SNR）：>30dB \). Nag+  
    • 杂散光：<5% eh$G.-2N  
    z>6.[Z(T  
     5pO]vBT  
    gf+o1\5t@  
    5.设计方案 6 |QTS|!  
    Js/N()X  
    uu}'i\Q  
    • 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）。 mHKJ  
    • 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）。 ytEQ`  
    sNL+F  
    ,1,&b_  
     qtO1hZ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 nt7|f,_J  
     {`a(Tl8V  
    /K f L+"^|  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 !6lOIgn  
    • 用户必须输入所需的信息 {Jrf/p9w  
    - 入射场 sr\cVv")  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） $Jcq7E~  
    - 系统参数 @9aGz6k+  
    - 制造条件 mIvnz{_d  
    {o( * f  
     nh<Z1tMU  
    L ${m/@9  
    7.设计过程 G%;kGi`m  
    YV-j/U{&  
    VrVDm*AGQ  
    }"hW b(  
    sMP:sCRC  
    &Y+e=1a+  
    )Bo]=ZTJ^  
    设计和优化过程由两步完成： cM3jnim  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 $(3uOsy   
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 >Co)2d]  
      s'TY[  
    8.系统模拟 CI^[I\$&  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7{4w 2)  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 S nW7x  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 88+ =F XG  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 19p8B&  
    Ls1B \Aw_  
     > VP5vkv=  
    #ra*f~G  
    9. 初始几何光学设计的结果 "Kq>#I'%W  
    g rspt}  
    BKay*!'PX  
    eeW`JG-E  
    h,t:]  
    感兴趣的优化函数 <[ZI.+_Wt  
    • 效率满足（>95%） n}JPYu  
    • 信噪比不满足（<30db） &pL/ @2+  
    • 杂散光不满足（>5% _%B/!)v  
     b1xpz1  
    TcJ$[  
    w^Ag]HZN  
    >'b=YlUL  
    10. 后续IFTA优化后的结果 )S*1C@  
           &?y7I Pp  
    x#r<,uNn,  
    5$%XvM  
     &iBNO,v  
    H:Y&OZ  
    感兴趣的优化函数 JRY_ nX  
    • 效率满足（>95%） FY4T(4#  
    • 信噪比满足（<30db） G>K@AW #  
    • 杂散光满足（<5%） e>AXXUEf  
    pawl|Z'Ez  
    11.总结 @PX\{6&  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 moZm0` WR  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Bd# TUy  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 <*wM=aq  
    • 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。 Ac`;st%l.  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。  q=4Bny0  
    +D`*\d1  
     e;h,V(  
    QQ：2987619807 VD [pZ2;4  
     
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