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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 dx@-/^.  
     M,\:<kNI  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 wG-HF'0L  
    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。 @X;!92i  
    E;R n`oxk  
    2．模拟任务 N@Uy=?)ZJ  
    lSVp%0jR  
    _v> }_S  
    DOE： E vg_q>  
    相位型衍射 %2{ %Obp'  
    光束整形器 ud'-;W  
    直径：2mmx2mm .Z `av n  
    形状：圆形 e9U9Uu[  
    相位级次：16     [R^i F  
    U"^kH|  
    9 %I?).5  
    3.建模任务：入射光场 n|RJ;d30Q  
    =k^Y?.  
    67G?K;)e  
    高斯准直激光光束的光束参数 1e{IC=  
    ij(B,Y  
    • 波长：632.8nm 9Hb6nm  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm n%o5kVx0  
    8"8t-E#?  
    #(N+(():  
     %,@e^3B  
    4.建模任务：期望输出光场 )I^7)x  
    jN;@=COi  
    'm FqE n  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: gv- xm  
    Rnr(g;2  
    • FWHM-直径：0.5mm 7'W%blg!V  
    • 边缘宽度：50um `tA" }1;ka  
    • 效率：>95% 26I_YL,S  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 2db3I:;E  
    • 杂散光：<5% NflD/q/ L  
    UU;(rS/  
     L\xk:j1[  
    d"*uBVzXm  
    5.设计方案 ^cP!\E-^  
    t!W(_8j  
    ;5S9y7[i|  
    • 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）。 =JK@z  
    • 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）。 @hiCI.?X  
    9=8iy w  
    Bn#?zI  
     g(qJN<R C/  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 (a.z9nqGA  
     j<V Fn~*_  
    e.7EU  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 \IV1j)I"u  
    • 用户必须输入所需的信息 `>f6) C-  
    - 入射场 2Mc3|T4)U  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） tl,.fjZn  
    - 系统参数 *`ua'"="k  
    - 制造条件 V3Q+s8OIF  
    "U>JM@0DNm  
     QwJV S(Gs4  
    r ~jm`y  
    7.设计过程 "GMBjT8  
     *'.|9W  
    m? J0i>H  
    dMf:h"7  
    ;qafT@ }C  
    oTU!R ,  
    ~?4PBq  
    设计和优化过程由两步完成： ~dgDO:)  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 /YP{,#p  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 , pDnRRJ!  
     qT{U(  
    8.系统模拟 F\JM\{&F  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 nBjqTud  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 d6} r#\  
    • 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。 TJ_$vI  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 0=@?ob7  
    `<`` 8  
     jVv0ST*z  
    X@ +{5%  
    9. 初始几何光学设计的结果 &S{RGXj_  
    J*yf2&lI5  
    u)X=Qm)  
    H[s(e5 6z  
    ck ]Do!h  
    感兴趣的优化函数 AK,J7  
    • 效率满足（>95%） q8X feoUV  
    • 信噪比不满足（<30db） @| M|+k3  
    • 杂散光不满足（>5% A-H&  
     B:b5UD  
    iV5yJF{ZH  
    ?i7%x,g(Z  
    bR*-Ht+wd  
    10. 后续IFTA优化后的结果 1->dMm}G[  
           {C 6=[  
    wKtl+}}  
    E ]A#Uy  
     q M fT>rH  
    )M,Of Xa  
    感兴趣的优化函数 Hu\B"fdS  
    • 效率满足（>95%） m!|kW{B#A  
    • 信噪比满足（<30db） 'DY`jVwa  
    • 杂散光满足（<5%） N=4G=0 `ke  
    5gb|w\N>  
    11.总结 7,U=Qe;  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Pu7_ v  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 q!{y&.&\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 oibsh(J3  
    • 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。 sv: 9clJ  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 yQ_B)b  
    (|[2J3ZET  
     9v;Vv0k_  
    QQ：2987619807  ,V,`Jf  
     
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