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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 mf9hFy* <4  
     #w|5 jN?  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 iD714+N(  
    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。 qnXTNs ?b  
    En\Z#0,V  
    2．模拟任务 'yr{^Pek  
    Du!._  
    (A4&k{C_  
    DOE： ZLrHZhP-+  
    相位型衍射 `*k@4.J{  
    光束整形器 SY T$3|a  
    直径：2mmx2mm !^?qU;|  
    形状：圆形 RB;BQoGX  
    相位级次：16     CmnHh~%  
    l'uOORI  
    qrE0H  
    3.建模任务：入射光场 b 4OnZ;FI  
    N}mh}  
    esI'"hVJ  
    高斯准直激光光束的光束参数 f3#X0.':  
    SiTeB)/  
    • 波长：632.8nm M*`hDdS  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 8UM0vNk  
    #xp(B5  
    (w$'o*z;(  
     iRt*A6`m+  
    4.建模任务：期望输出光场 F#|Z# Mu  
    3{RL \gh$"  
    EO:avH.*0  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: th 2<o5  
    x0<^<D&Q  
    • FWHM-直径：0.5mm FN\GE\H  
    • 边缘宽度：50um Q0>q:aj\  
    • 效率：>95% 1-o V-K  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 0Oap39  
    • 杂散光：<5% 5g0_WpO  
    Ct!S Tk[2  
     V3uXan_  
    !\x?R6K  
    5.设计方案 @GeHWv  
    <5IQc[3]aP  
    p6[ (81  
    • 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）。 ri=+(NKo-  
    • 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）。 kEP<[K  
    h<NRE0-  
    |';7v)CIG  
     eY}V9*.v  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Pa&4)OD  
     8xTix1u0  
    0( //D;j  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 6fGK (r  
    • 用户必须输入所需的信息 (U9a@ 1  
    - 入射场 3U;1D2"AE  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） |GuEGmR  
    - 系统参数 $ $4W}Ug3U  
    - 制造条件 9XOyj5  
    %VJW@S>j/  
     F,pCR7o>  
    hQ';{5IKvC  
    7.设计过程 L|\Diap  
    i@,]Z~]  
    {ERjeuDm]  
    m =k%,J_  
    ;J=:IEk  
    . #U}q 7X  
    "&-C$J5 Id  
    设计和优化过程由两步完成： JXm?2 /  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 XA3s],Rk  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 SdI1}&  
     it,w^VU_]  
    8.系统模拟 <'2u a  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 a5V=!OoMk  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 \]8i}E1  
    • 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。 6mHhC?  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 6K 4+0xXv  
    qd(hQsfqYU  
     KB+]eI-h  
    bU+9Gi@v  
    9. 初始几何光学设计的结果 @q)E=G1<o0  
    C +@ i  
    [Vp\$;\nT  
    !<r8~A3!(  
    ^'W%X  
    感兴趣的优化函数 ^:z7E1 ~  
    • 效率满足（>95%） V(..8}LlD  
    • 信噪比不满足（<30db） =P]GPEz_  
    • 杂散光不满足（>5% @vAFfYU9<.  
     oMc1:=EG  
    x'i0KF   
    C Z tiWZ  
    P) 1 EA;  
    10. 后续IFTA优化后的结果 &7Kb]Ti  
           ]^ 'ZiyJX  
    0N5bPb  
    $1e pf  
     @L8;VSI  
    yjpz_<7a=  
    感兴趣的优化函数 rzT{-DZB[4  
    • 效率满足（>95%） bNs[O22  
    • 信噪比满足（<30db） xwOE+  
    • 杂散光满足（<5%） X6kaL3L}  
    TQ-KkH}y  
    11.总结 fIkT"?  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 `M]BhW)  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 @C_ =*  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 4J}3,+  
    • 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。 Tf[dZ(+\  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 $W,zO|-  
    ~U%j{8uH  
     #90c$ dc  
    QQ：2987619807 O 6]u!NqG  
     
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