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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 .l ufE  
     )_Wo6l)i  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 m?pm)w  
    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。 {Z{!tR?+  
    &! MV!9$  
    2．模拟任务 md`"zV  
    3!0~/8!f@  
    DmpG35Jk  
    DOE： -k"5GUc|  
    相位型衍射 o[E|xw  
    光束整形器 &Uu8wFbIJ  
    直径：2mmx2mm K&>+<bJ_  
    形状：圆形 1;N5@0%p  
    相位级次：16     =^S1+B MY-  
    z~O:w'(g  
    !1cVg ls|  
    3.建模任务：入射光场 sAfNu~d  
    uQ'Izdm  
    4-veO3&.h  
    高斯准直激光光束的光束参数 ftwn<B  
    wj#A#[e  
    • 波长：632.8nm G [$u`mxV^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm k86j& .m_  
    tunjV1 ,]  
    1/% g VB8  
     lzup! `g  
    4.建模任务：期望输出光场 g|rbkK%SoE  
    Emx`+9  
    -Ay=*c.4  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .sR=Mf7T  
    N=@Nn)  
    • FWHM-直径：0.5mm X6<%SJC  
    • 边缘宽度：50um XpU%09K  
    • 效率：>95% )7}f .  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 1^_V8dm)  
    • 杂散光：<5% =9y&j-F  
    1O@ D  
     yEB1gYJB  
    c#YW>(  
    5.设计方案 P{gy/'PH,  
    |;k@Zlvc  
    7ajkp+E6  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 _@:O&G2nB  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 +JrbC/&  
    z)&ZoSXWc  
    Z%\*\6L)  
     S @[B?sNj  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 i]M:ntB"  
     L>.* ^]  
    C])b 3tM,7  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 nht?58  
    • 用户必须输入所需的信息 (Ceq@eAlT  
    - 入射场 t0-)\kXcA  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） rI.CCPY~s  
    - 系统参数 >y{oC5S  
    - 制造条件 )$oboAv#  
    yhJA{nL=  
     "Q <  
    k2Y *  
    7.设计过程 w:+wx/\  
    # )]L3H<  
    N~t4qlC/  
    '&42E[0P  
    Bq4^nDK  
    #9FY;~  
    7ts`uI<E@7  
    设计和优化过程由两步完成： Kdr7JQYzuz  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 :j}4F  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 |h(05Kbk  
     5,Hj$v7fe  
    8.系统模拟 @=G6fW:  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Hu-Y[~9^L:  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 k^C^.[?  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ll8Zo+-[  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 !5zDnv  
    F\IJim-Rh  
     (`me}8  
    {$fd?| 9h  
    9. 初始几何光学设计的结果 U1;<NUg  
    Bt[Wh@  
    rf=ndjrH  
    OuuN~yC  
    z8-dntkf  
    感兴趣的优化函数 }$E341@  
    • 效率满足（>95%） '%y5Dh  
    • 信噪比不满足（<30db） Gw1Rp  
    • 杂散光不满足（>5% $3c9iVK~_  
     q\]"}M 8  
    EPu-oE=HW4  
    ` 5lW  
    jhF&   
    10. 后续IFTA优化后的结果 K2 b\9}  
           c3]`W7E6L  
    x?rn< =  
    v{c,>]@  
     _CImf1  
    3GVS-?  
    感兴趣的优化函数 S\"#E:A  
    • 效率满足（>95%） %`)lCK)2  
    • 信噪比满足（<30db） /{71JqFis  
    • 杂散光满足（<5%） "%E<%g  
    U"L 7G$  
    11.总结 \h48]ZjC`  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 a4E{7c  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 $rV4JROb  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ]TX"BH"2  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 Uy98lv  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 2m{d>  
    sEzl4I  
     +Z=%4  
    QQ：2987619807 e<+$E%"7hS  
     
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