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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 vSh`&w^*  
     8Y?;x}  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 !'Kj x  
    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。 /RF7j;  
    (.,G=\!  
    2．模拟任务 N g,j#  
    _cwpA#x`}  
    K^[?O{x^B  
    DOE： adw2x pj  
    相位型衍射 $!DpjN  
    光束整形器 11lsf/IP  
    直径：2mmx2mm Pc9H0\+Xk  
    形状：圆形 ^}r1;W?n  
    相位级次：16     j.YA 2mr  
    ntY]SK%Z  
    KlqY@Xt  
    3.建模任务：入射光场 OJxl<Q=z  
    9FX-1,Jx  
    ~XIb\m9H  
    高斯准直激光光束的光束参数 D,6:EV"sa  
    /<3UQLMa  
    • 波长：632.8nm @XVTU  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm cnLro  
    oU/5 a>9~  
    tVjsRnb{  
     d'2A,B~_*  
    4.建模任务：期望输出光场 (w{j6).3Dj  
    y}H!c;  
    qWw=8Bq  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 8_F1AU? u  
    Q.[0ct  
    • FWHM-直径：0.5mm Z ]ONh  
    • 边缘宽度：50um NO3/rJ6-  
    • 效率：>95% *`U~?q}  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Z{R>  
    • 杂散光：<5% o}!PQ#`M  
    5)E @F9N  
     U~8g_*  
    [!z,lY>  
    5.设计方案 j@9T.P1  
    M?qy(zb  
    M`>E|" <  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 % `3jL7|  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 "]dI1 g_  
    ]{iQ21`a-  
    f<H2-(m  
     HP =+<]?{G  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 MJvp6n  
     ;aBG,dr}i  
    ]tD]Wx%  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 }*-@!wc-N  
    • 用户必须输入所需的信息 PeT'^?>  
    - 入射场 OY d !v`<  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） OCUr{Nh  
    - 系统参数 '%D7C=;^  
    - 制造条件 2|L&DF:G  
    ;fJ.8C  
     "8RSvT<W^5  
    ] @'!lhLi  
    7.设计过程 q@qsp&0/  
    6-I'>\U~  
    j F>[?L  
    : 'c&,oLY  
    ;]iRk  
    ]q.0!lh+WL  
    s>en  
    设计和优化过程由两步完成： p[-O( 3Y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 K;(mC<  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 +:f"Y0  
     KP"+e:a%  
    8.系统模拟 +%&yJ4-  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 yr6V3],Tp  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 <[phnU^ 8  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 %$I;{-LD  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 [ }:$yg  
    y(&Ac[foS}  
     Z.WW(C.  
    d1*<Ll9K  
    9. 初始几何光学设计的结果 TV:9bn?r)  
    n?Q|)2 2  
    >7FHo-H/T  
    2T1q?L?]  
    OVJ0}5P*  
    感兴趣的优化函数 TseGXYH  
    • 效率满足（>95%） : +u]S2u{  
    • 信噪比不满足（<30db） fox6)Uot  
    • 杂散光不满足（>5% %C0Dw\A*:  
     @7u0v  
    7P T{lT  
    E@\e$?*X  
    >sF)Bo Lc  
    10. 后续IFTA优化后的结果 b' y%n   
           lFk R=!?=  
    5N]"~w*  
    FsPw1A$y  
     <$YlH@;)`a  
    i@q&5;%%  
    感兴趣的优化函数 wq{hF<  
    • 效率满足（>95%） 6LZCgdS{  
    • 信噪比满足（<30db） }qUX=s GG  
    • 杂散光满足（<5%） {_}I!`opr$  
    r^ XVB`v  
    11.总结 gr{ DWCK  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ta0|^KAA  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 uO**E-`  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 "~nZ G iK  
    • 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。 Smh,zCc>s  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 rjP/l6 ~'  
    y} '@R$  
     >lm&iF3y  
    QQ：2987619807 WAqINLdX  
     
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