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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 Jkek-m  
     [Vma^B$7Vj  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 KRA/MQ^7~U  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 ,2W8=ON  
    MNV % =G  
    2．模拟任务 4#l o$#  
    Gy(=706  
    Q 7?#=N?  
    DOE： }+sT4'Ah>  
    相位型衍射 O<V4HUW  
    光束整形器  E@b(1@  
    直径：2mmx2mm L+q/){Dd(  
    形状：圆形 :eCU/BC4  
    相位级次：16     cMOyo<F#^=  
    sQ\8>[]   
    9B9(8PVG  
    3.建模任务：入射光场 j}C}:\-fY  
    ){b@}13cF  
    :*KHx|Q  
    高斯准直激光光束的光束参数 1 9CK+;b  
    ^cuc.g)c$?  
    • 波长：632.8nm =z /dcC$r  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm >j QWn@  
    <q@a~'Ai?!  
    PAM}*'  
     ~W-PD  
    4.建模任务：期望输出光场 c-0#w=  
    sjV!5Z  
    lx7Q.su'  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: K9up:.{QQ  
    :Cj OPl  
    • FWHM-直径：0.5mm <Pi|J-Y  
    • 边缘宽度：50um :w^Ed%>y7  
    • 效率：>95% )z28=%g  
    • 信噪比（SNR）：>30dB m*kl  
    • 杂散光：<5% 2V#>)R#k  
    Zo~  
     ?o|f':  
    jJPGrkr  
    5.设计方案 fd.^h*'mU  
    TJR:vr  
    c$yk s  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 z+n,uHs  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 SR |`!  
    Vo'T!e- B  
    }xh$T'M8  
     }*S `qW;B  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 R1$:~p2m  
     9j6QX ~,  
    2$ze= /l  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 gq'Y!BBQy  
    • 用户必须输入所需的信息 Rx=>6,)'  
    - 入射场 {C N~S*m  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） SSWP~ t  
    - 系统参数 [rV>57`YD  
    - 制造条件 waj0"u^#  
    f@|A[>"V  
     Zm_UR*"  
    T~##,qQ  
    7.设计过程 &keR~~/  
    FwkuC09tI  
    ?WqT[MnK  
    naR0@Q"\h  
    gL *>[@RO  
    SPY|K  
    U`NjPZe5^  
    设计和优化过程由两步完成： ?FpWvyz|  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Sp;G'*g  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 r\-uJ~8N  
     n%.7h3  
    8.系统模拟 8h*Icf  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 tnN.:%mZ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 7>))D'l57  
    • 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。 PuA9X[=  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 !W}9no  
    )I^7)x  
     YSic-6z0Ms  
    7` zHX&-W  
    9. 初始几何光学设计的结果 -~v2BN/  
    e]$}-i@#  
    Tz8PSk1[  
    IID-k  
    jD<{t  
    感兴趣的优化函数 %^4CSh  
    • 效率满足（>95%） $!-c-0ub  
    • 信噪比不满足（<30db） IYS)7`{]  
    • 杂散光不满足（>5% V)~.~2$  
     KyYMfC  
    O7-mT8o  
    9.gXzP H  
    :OhHb #D  
    10. 后续IFTA优化后的结果 qG?Qc (  
           7XTkX"zKj  
    vgH3<pDiU6  
    "$+Jnc!!  
     {GK;63`1  
    M3c$=>  
    感兴趣的优化函数 Q  Nh|Wz  
    • 效率满足（>95%） hIs4@0  
    • 信噪比满足（<30db） P2BWuh F  
    • 杂散光满足（<5%） N`5,\TR2f  
    s%nUaWp~  
    11.总结 .f%fHj  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 F4}]b(L  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 =jOv] /  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 RKHyw 08  
    • 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。 Z'`g J&6n  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 A+ZK4]xb  
    >z{d0{\  
     P;=n9hgHI  
    QQ：2987619807 `scR*]f1+  
     
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