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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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    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-10
    1.简介 ^&)|sP  
     ^GX)Z~  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 *J{+1Ev~$p  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 W`&hp6Jq  
    P&q7|ST%N  
    2．模拟任务 BC]?0 U  
    m3ff;,  
    CNIsZ v@Q  
    DOE： iOdpM{~*  
    相位型衍射 ?}7p"3j'z  
    光束整形器 0Qd:`HF[  
    直径：2mmx2mm _FEF x  
    形状：圆形 SzRmF1<  
    相位级次：16     875od  
    6 r_)sHf  
    {PmZ9  
    3.建模任务：入射光场 vI]N^j2%  
    }-fl$j?9E  
    80;(Gt@<"  
    高斯准直激光光束的光束参数 =mGez )T5\  
    Wl Sm  
    • 波长：632.8nm njw|JnDv  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm e|9 A716x  
    wAd9  
    Bj~+WwD)QR  
     {iLT/i%  
    4.建模任务：期望输出光场 9/;P->wy  
    D-4f.Tq4#  
    O~QB!<Q+  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: _2nx^E(pd  
    'QIqBU'~  
    • FWHM-直径：0.5mm fX+O[j  
    • 边缘宽度：50um L6LZC2N+2  
    • 效率：>95% \L\b$4$d  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ;GI&lpKK  
    • 杂散光：<5% @A 5?3(e  
    9,tej  
     "nWw;-V}}  
    Q&V;(L62!  
    5.设计方案 @K]|K]cby  
    }T$p)"  
    Faf&U%]*`  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 )WoxMmz  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 +{U cspqM  
    {_Gs*<.  
    <9%R\_@$H  
     \15nS B  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 YF:L)0H'O  
     c=+!>Z&i$G  
    ^VACf|0  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 rt| 7h>RQ  
    • 用户必须输入所需的信息 F/A|(AH'  
    - 入射场 veRm2 LSP  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） l (%1jC8  
    - 系统参数 3t6 LT  
    - 制造条件 F:l%O#V  
    M xG W(p  
     ]d%8k}U  
    4g7)iL^#~  
    7.设计过程 =>dGL|  
    lA-h`rl /  
    PzR[KUK  
    - R6)ROGl  
    g>9kXP+  
    w'3iY,_ufC  
    %!L9)(}"  
    设计和优化过程由两步完成： I0 RvnMw  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 gGS=cdlV  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 {vO9p tR;  
     Pc o'l#:  
    8.系统模拟 ~3S~\0&|  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Q1l' 7N  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 R^e.s -  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 OaZQ7BGq  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 :U(A;U1,  
    XF_pN[}  
     2,P^n4~A?w  
    P A OJ\U  
    9. 初始几何光学设计的结果  50C   
    UEVG0qF  
    - FlzEZ  
    "v4B5:bmqW  
    I15{)o(8$  
    感兴趣的优化函数 f0aKlhEC  
    • 效率满足（>95%） 4I?^t"  
    • 信噪比不满足（<30db） P}G+4Sk  
    • 杂散光不满足（>5% PIpi1v*qz  
     g SAt@2*U2  
    BFJnV.0M!  
    FtC^5{V+V  
    8&Y^""#e)  
    10. 后续IFTA优化后的结果 k,F6Tx  
           t3Y:}%M  
    :Qf '2.h)  
    9,'ncw$/C  
     NL0n009"c$  
    1|6%evPu(  
    感兴趣的优化函数 4vV:EF-  
    • 效率满足（>95%） *``JamnSO  
    • 信噪比满足（<30db） 5j-YM  
    • 杂散光满足（<5%） e,XYVWY%  
    R#8L\1l  
    11.总结 M_w<m  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 *%t^;&x?  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 3K/MvNI>  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 JO"<{ngsQ  
    • 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。 B[?CbU  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 @<]Ekkg  
    '1)$'   
      \qK&q  
    QQ：2987619807 yw3$2EW  
     
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