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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 o*s3"Ib  
     8#15*'Y  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 =%9j8wHX  
    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。 $(;0;!t.  
    Y!AQ7F  
    2．模拟任务 \rmge4`4  
    yUu+68Z6  
    jLreN#:9  
    DOE： %o#|zaK  
    相位型衍射 Y>PC>  
    光束整形器 cy#N(S[ 1  
    直径：2mmx2mm Z_[jah  
    形状：圆形 }G 1hB#j  
    相位级次：16     *gN)a%9  
    s F3M= uz  
    };]f 3  
    3.建模任务：入射光场 &BQ%df<y\  
    f}+8m .g2  
    |BA<> WE  
    高斯准直激光光束的光束参数 z|i2M8  
    \FjY;rqfKe  
    • 波长：632.8nm FY<77i  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm +AL(K:  
    BI 0 A0  
    N1u2=puJY  
     p`{| [<  
    4.建模任务：期望输出光场 q<w Q/m  
    %B-m- =gz  
     FK|q*  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ?K^~(D8(  
    V tJyE}  
    • FWHM-直径：0.5mm Fx'E"d  
    • 边缘宽度：50um cY[qX/0~  
    • 效率：>95% ;U$EM+9  
    • 信噪比（SNR）：>30dB S#^-VZ~U4x  
    • 杂散光：<5% SDICN0X*  
    P};GcV-  
     %%f(R7n  
    ,5thD  
    5.设计方案 M]M(E) *5  
    %& b70]S(  
    XpibI3:<  
    • 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）。 J9yB'yE8  
    • 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）。 [49Ae2W`  
    };@J)}  
    odC}RdN  
     P0XVR_TJf  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 #[ch?K  
     2x dN0S  
    ,]|*~dd>G  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 bcC+af0L  
    • 用户必须输入所需的信息 V-TWC@Y"  
    - 入射场 lT~A~O  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ~Y'j8W  
    - 系统参数 rLOdQN  
    - 制造条件 R3Ka^l8R|  
     F5FzT^  
     R SqO$~  
    :T #"bY  
    7.设计过程 x$Tf IFy  
    'ai!6[|SD  
    F_C_K"[s  
    ;m cu(J  
    vQIN#;m4  
    !E|k#c9  
    Seb J}P1x  
    设计和优化过程由两步完成： I`8jJpGA  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 26<Wg7/,  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 <tp#KZE  
     qmM%MPv  
    8.系统模拟 S2*ER  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 6`l7saHXE  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 f:|O);nM  
    • 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。 ('VHL!  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 R x.]m0  
    a#G]5T Z  
     ;5wr5H3  
    bD;c>5t  
    9. 初始几何光学设计的结果 +Jv*u8T'  
    ,,KGcDBj  
    0[T>UEI?  
    .a *^6TC.  
    lTn~VsoRZ  
    感兴趣的优化函数 T^~9'KDd  
    • 效率满足（>95%） ^HasT4M+x  
    • 信噪比不满足（<30db） Zc9j_.?*  
    • 杂散光不满足（>5% ]~A<Q{  
      p3YF  
    r(::3TF%#q  
     {!9i8T  
    SJdi*>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 c@1q8,  
           #RA3 T[A  
    ko%B`  
    @lnM%  
     +\O[)\  
    c&JYbq  
    感兴趣的优化函数 wuQ>|\Zs  
    • 效率满足（>95%） k;9"L90  
    • 信噪比满足（<30db） s"solPw  
    • 杂散光满足（<5%） e;/C}sK:  
    >)IXc<"wq  
    11.总结 T|&2!Sh  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 +#d}3^_]  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 g}]EIv{  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3]9twfF 'J  
    • 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。 _7M!b 9oA  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 m*^|9*dIC  
    njy^<7 ;  
     +.b@rU6H  
    QQ：2987619807 %VCfcM}5I  
     
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