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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 ub9[!}r't  
     ,N hv#U<$  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Qbjm,>H/^  
    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。 lxgfi@@+h  
    ^E\n^D-RV  
    2．模拟任务 !v=/f_6  
    pO5j-d *  
    f{O-\  
    DOE： y( 22m+B  
    相位型衍射 +zk5du^gZ  
    光束整形器 (G} }h  
    直径：2mmx2mm T+EwC)Ll  
    形状：圆形 %3TioM[B  
    相位级次：16     ')yYpWO  
    btnD+O66<  
    l/B+k  
    3.建模任务：入射光场 J(!=Dno  
    a3w6&e`  
    "q=ss:(  
    高斯准直激光光束的光束参数 .=<s@Sg,t  
    j7a }<\  
    • 波长：632.8nm dqQJC qc!  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm \n WbGS(  
    mOHOv61  
    3X;>cv#B  
     P*K"0[\n  
    4.建模任务：期望输出光场 <A|z   
    [*(1~PrlO,  
    g@s`PBF7`  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ,ZrR*W?iF  
    FNOsw\Bo  
    • FWHM-直径：0.5mm Akc |E!V  
    • 边缘宽度：50um V6_":L"!  
    • 效率：>95% ia; osqW  
    • 信噪比（SNR）：>30dB _w %:PnO  
    • 杂散光：<5% 3dbaCusT$  
    )16+Pm8  
     Hhk`yX c_  
    ]3='TN8aQF  
    5.设计方案 Ci 4c8  
    %(6+{'j~#  
    K re*~ "  
    • 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）。 'WmjQsf  
    • 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）。 tl*v(ZW  
    T]1.":   
    <vV"abk  
     $0P16ZlPC  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 # c1LOz  
     Tmu2G/yi  
    '~f*O0_  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 HOH5_E>d  
    • 用户必须输入所需的信息 +/[Rvh5WZ  
    - 入射场 Evg#sPu\  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） VyYrL]OrA  
    - 系统参数 TC'SDDX  
    - 制造条件 EXH,+3fQp  
    |E$q S)y  
     G.@K#a9  
    [N%InsA9k  
    7.设计过程 cp~6\F;c  
    *&]8rm{  
    $RF.LVc  
    f>cUdEPBb  
    N M),2%<  
    ,\3Cq2h  
    F g):>];<9  
    设计和优化过程由两步完成： cw)J+Lyh  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 r oG<2i F  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ^2%)Nq;O  
     U Rq9:{  
    8.系统模拟 R8!~>$#C6)  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 y0O e)oP  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Xa ;wx3]t  
    • 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。 iK1{SgXrFI  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 vlDA/( &  
    o.|36#Fa  
     Ygg(qB1q  
    Xm(#O1Vm(l  
    9. 初始几何光学设计的结果 n[y^S3}%;  
    A~k: m0MX  
    #wvGS%  
    fMW=ss^fu-  
    }z\t}lven  
    感兴趣的优化函数 =c#mR" 1  
    • 效率满足（>95%） fo/sA9  
    • 信噪比不满足（<30db） 2Z<S^9O9  
    • 杂散光不满足（>5% qQo*:3/];  
     Pjvb}q=  
    =Ov,7<8o  
    aYpc\jJ  
    <j#IR  
    10. 后续IFTA优化后的结果 SbMRrWy  
           NL-PQ%lUA  
    j1K~zG  
    tx+P@9M_Aq  
     GvA4.s,  
    e,#5I(E  
    感兴趣的优化函数 TI"Ki$jC  
    • 效率满足（>95%） > 9z-/e  
    • 信噪比满足（<30db） |rhB@k  
    • 杂散光满足（<5%） @V Tw>=94  
    k@n L(2  
    11.总结 3w[uc~f  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ev/)#i#s{  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 UaQW<6+  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ]PL\;[b>  
    • 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。 $SFreyI;Uf  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 xZV|QVY;  
    z [u!C/  
     X ) =-a  
    QQ：2987619807 |6Iw\YU  
     
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