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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 Bn&ze.F  
     ]jp6k<KF  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 (gWm,fI RZ  
    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。 .|i.Cq8  
    R8Fv{7]c  
    2．模拟任务 ~U&AI1t+J  
    @<EO`L)Z  
    oQ[f,7u  
    DOE： x7<K<k;s  
    相位型衍射 JOeeU8C  
    光束整形器 ?J >  
    直径：2mmx2mm 60?%<oJ oH  
    形状：圆形 N2<!}Eyu  
    相位级次：16     E""bTz@  
    FP4P|kl/9'  
    O5T{eBo\  
    3.建模任务：入射光场 Ry6@VQ"NLb  
    T'Dv.h  
    U0P~  
    高斯准直激光光束的光束参数 2.%ITB  
    uiR8,H9*M  
    • 波长：632.8nm CryBwm  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm U26}gT)  
    }a(dyr`S  
    ?)d~cJ  
     5 #E`=C%  
    4.建模任务：期望输出光场 ,/|T-Ka  
    5M*:}*  
    hf&9uHN%7m  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ml }{|Yz  
    }`m/bgtFX  
    • FWHM-直径：0.5mm J)p l|I  
    • 边缘宽度：50um -]M5wb2,  
    • 效率：>95% 0{-q#/  
    • 信噪比（SNR）：>30dB V1B5w_^>h'  
    • 杂散光：<5% <=C!VVk4f  
    O)r4?<Q  
     ds[|   
    rf{rpe$  
    5.设计方案 m^;f(IK5  
    )bscBj@  
    /aZ`[m2  
    • 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）。 WCixKYq  
    • 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）。 s`~IUNJ@P  
    'E""amIJ  
    ge8ZsaiU  
     3L}A3de'  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 9InVQCf2J  
     T1=fNF  
    s?L  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Z"fJ`--  
    • 用户必须输入所需的信息 VRB;$  
    - 入射场 v):Or'$~M  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） -PR N:'T  
    - 系统参数 {F.[&/A  
    - 制造条件 Vs!Nmv`  
    </*6wpN  
     kMN~Y  
    P( 8OQL:  
    7.设计过程 gc$l^`+M  
    Lt>IX")  
    JT_ `.(  
    |Z +=  
    c9h6C  
    C e$w8z  
    E hMNap}5"  
    设计和优化过程由两步完成： 1bX<$>x9u  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 l!u_"I8j5  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 #S"nF@   
     B^^#D0<  
    8.系统模拟 [.wYdv35  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 c5GuM|*7  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 vy I!]p  
    • 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。 _.8S&  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 R8'RA%O9J  
    g3y+&Y_  
     h~zT ydnH  
    j&qub_j"xX  
    9. 初始几何光学设计的结果 ZPYS$Ydy  
    vx5Zl&6r  
    [d ]9Oa4  
    /mzlH  
    Z4ImV~m  
    感兴趣的优化函数 [/8%3  
    • 效率满足（>95%） CzrC%xy  
    • 信噪比不满足（<30db） qUb&   
    • 杂散光不满足（>5% 'TB2:W3  
     R (n2A$  
    M9%$lCl   
    `VguQl_,gA  
    '6%2.[ o  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ?4T-@~~*`=  
           ' S/gmn  
    :^h$AWR^f  
    6.yu-xm  
     ]:J$w]\  
    "f OV^B  
    感兴趣的优化函数 .(k|wX[Fu~  
    • 效率满足（>95%） 63IM]J  
    • 信噪比满足（<30db） Pa: |_IXA  
    • 杂散光满足（<5%） {E|$8)58i  
    '!B&:X)  
    11.总结 am6L8N  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 "E4a=YH_  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {]4LULq  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ]3Sp W{=^(  
    • 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。 ,r_Gf5c  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 4;2uW#dG"  
    NC6&x=!3  
     l9Q- iJ  
    QQ：2987619807 mj7#&r,1l  
     
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