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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 }P.s  
     t__f=QB/  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Y6wr}U  
    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。 Y*xgY*K  
    iv`G}.Bo  
    2．模拟任务 bfeTf66c  
    Vg62HZ |  
    W~H`{x%Av>  
    DOE： YusmMsN?  
    相位型衍射 |X{j^JP 5  
    光束整形器 U*nB= =  
    直径：2mmx2mm )d[n-Si  
    形状：圆形 Jk{SlH3'  
    相位级次：16     )pI( <  
    @ 2hGkJ-  
    =U84*HAv  
    3.建模任务：入射光场 jl59;.P  
    @ws&W=NQ  
    Q'U!  
    高斯准直激光光束的光束参数 [( xPX  
    cvw17j  
    • 波长：632.8nm }^I36$\  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm -s HX   
    %nJo:/  
    G{?`4=K  
     3]S_w[Q4  
    4.建模任务：期望输出光场 [Zdrm:=]L  
    t=lDN'\P  
    m +A4aQ9  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: i^WY/ OhL  
    NxJnU<g-  
    • FWHM-直径：0.5mm bD)"Jy  
    • 边缘宽度：50um m p_7$#{l  
    • 效率：>95% lDBAei3iB  
    • 信噪比（SNR）：>30dB "T[BSj?E  
    • 杂散光：<5% Bor_(eL^  
    +Zi+ /9Z(H  
     Sv=e|!3f[k  
    it{Jd\/hR  
    5.设计方案 @|h9jx|  
    f0@*>  
    Sa)sDf1+`  
    • 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）。 fAkfN H6  
    • 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）。 =XYc2. t  
    w\[l4|g `  
    Sg%s\p]N_#  
     r4cz?e |  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 :}36;n<['  
     KKQT?/ {b  
    |L*=\%t8  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 {tYY _BI<  
    • 用户必须输入所需的信息 W*iTg%a\k  
    - 入射场 M8:i]   
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） lA4-ZQ2Zp[  
    - 系统参数 >r X$E<B\  
    - 制造条件 h#Rza-?"\  
    W3ms8=z  
     Q(A$ >A  
    ObZhQ.&  
    7.设计过程 E"[p_ALdC  
    >+<b_q|P  
    |) cJ  
    yQ^,>eh  
    $XcH.z  
    WnGi;AGH=1  
    tKyGD|g S  
    设计和优化过程由两步完成： Q "NZE  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 PI$i_3N  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 3 ;"[WOv  
     izcjI.3e,  
    8.系统模拟 mc`Z;D/mt  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 % u VTf  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Y6Y"fb%K  
    • 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。 Q)XH5C2X  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 "{+2Q  
    atd;)o0*0  
     9BlpqS:P&  
    \7h>9}wGf  
    9. 初始几何光学设计的结果 ]5@n`;&#.  
    $;(@0UDE  
    hMz)l\0  
    QoUdTIIL  
    e*`ht+  
    感兴趣的优化函数 PPy~dp  
    • 效率满足（>95%） ?Hdu=+ZV  
    • 信噪比不满足（<30db） [%yj' )R/  
    • 杂散光不满足（>5% E_'H=QN c  
     c zT2f  
    ?vbAaRg50s  
    %MGt3)  
    PPFt p3C  
    10. 后续IFTA优化后的结果 #X1a v  
           S8kzAT  
    H)S!%(x4  
    {A< 961  
     a_0I)' ?  
    { 7DXSe4  
    感兴趣的优化函数 G 0Z5h  
    • 效率满足（>95%） IS!OO<  
    • 信噪比满足（<30db） iO Z#}"  
    • 杂散光满足（<5%） +w.$"dF!  
    n8)&1 q?V  
    11.总结 )\D{5j  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 N<b2xT  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 LauGT* z!  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 xR kw+  
    • 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。 .Mb0++% W  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 |qj"p  
    &uc`w{,Zs  
     *aS+XnT/  
    QQ：2987619807 -l_B;Sb:e  
     
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