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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 Mp]rUPK  
     W>LR\]Ti@  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 f 1d?.)  
    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。 'PHl$f*k  
    3a|\dav%  
    2．模拟任务 Ep}s}Stlr}  
    #/]nxW.S  
    _G0 x3  
    DOE： c%&>p||  
    相位型衍射 w>YDNOk  
    光束整形器 [ 3HfQ  
    直径：2mmx2mm olcDt&xv]  
    形状：圆形 `x|?&Ytmf9  
    相位级次：16      @8 6f  
    N;gfbh]  
    5X+A"X ;C  
    3.建模任务：入射光场 qb4z T  
    xkn;,`t^lJ  
    BuwY3F\-O  
    高斯准直激光光束的光束参数 UI#h&j5pW  
    +qoRP2  
    • 波长：632.8nm 7Ix973^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm CWlw0 X  
    Z}QB.$&  
    {8OCXus3m  
     Lv%x81]K  
    4.建模任务：期望输出光场 7 3m1  
    ceV}WN19l  
    #`IN`m|  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: O84i;S+-p  
    xA/D'  
    • FWHM-直径：0.5mm `9 L>*  
    • 边缘宽度：50um v1[29t<I!  
    • 效率：>95% ys~x $  
    • 信噪比（SNR）：>30dB *or(1DXP8  
    • 杂散光：<5%  `]X>V,  
    kl`W\tF  
     ,)XLq8  
    PdCEUh\>y  
    5.设计方案 8RX&k  
    q@qsp&0/  
    ,'+kBZOv  
    • 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）。 ;I*o@x_  
    • 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）。 ]q.0!lh+WL  
    N$DkX)Z  
    R@0R`Zs  
     25T18&R  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Q@niNDaW2  
     y^k$Us  
    ~BF&rx5Q  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 U17d>]ka  
    • 用户必须输入所需的信息 ?`#Khff?  
    - 入射场 <[phnU^ 8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） %$I;{-LD  
    - 系统参数 q<J~~'  
    - 制造条件 y(&Ac[foS}  
    phK/   
     >0gW4!7Y  
    TV:9bn?r)  
    7.设计过程 n?Q|)2 2  
    >7FHo-H/T  
    2T1q?L?]  
    OVJ0}5P*  
    2/f}S?@   
    : +u]S2u{  
    fox6)Uot  
    设计和优化过程由两步完成： %C0Dw\A*:  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 @7u0v  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 i?/qY&~  
     =v\.h=~~  
    8.系统模拟 K'xV;r7Nt  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 O2+6st  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 lFk R=!?=  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ~>G^=0LT  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 jylD6IT  
    <$YlH@;)`a  
     Z,=1buSz_  
    5xBbrU;  
    9. 初始几何光学设计的结果 6LZCgdS{  
    .X&9Q9T=#  
    -4K5-|>O  
    }b}m3i1  
    hb-%_c"kq  
    感兴趣的优化函数 z{543~Og59  
    • 效率满足（>95%） xG 1n GO  
    • 信噪比不满足（<30db） DH=hH&[e(d  
    • 杂散光不满足（>5% KoRV %@I  
     rA1._   
    SJLis"8  
    2!\D PX  
    N[hG8f  
    10. 后续IFTA优化后的结果 [Pp'Ye~K@c  
           =D(j)<9$A  
    MA\V[32H  
    [UR-I0 s!/  
     "4Nt\WQ  
    )+^+s d  
    感兴趣的优化函数 W)/#0*7  
    • 效率满足（>95%） YUb_y^B^  
    • 信噪比满足（<30db） CITc2v3a  
    • 杂散光满足（<5%） iscz}E,Y  
    u +hX  
    11.总结 o-\[,}T)M  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Ef\ -VKh  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 V#HuIgf-  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 _`V'r#Qn  
    • 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。 c L]1f  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ~o(   
    NbobliC=  
     GyIV Hby  
    QQ：2987619807 x2EUr,7  
     
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