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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 / s,tY74'5  
     zDD4m`2  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 @Mm/C?#*O  
    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。 *ZaaO^!  
    2-~|Z=eGW  
    2．模拟任务 [)^mBVht  
    sYJL-2JX  
    +Mk#9 r  
    DOE： O sQkA2=  
    相位型衍射 ^T:gb]i'Qa  
    光束整形器 gxwo4.,  
    直径：2mmx2mm a d9CsvW  
    形状：圆形 8$0\J_  
    相位级次：16     ~:4~2d|  
    )P?IqSEA%  
    ?c]n^GvG  
    3.建模任务：入射光场 y` yZ R _  
    yhpz5[AuO  
    !SO8O  
    高斯准直激光光束的光束参数 4U=75!>  
    54{q.I@n  
    • 波长：632.8nm qi(*ty  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm SHV4!xP-V  
     |t))u`~  
    X8i(~ B  
     )0k']g5  
    4.建模任务：期望输出光场 [ %}u=}@  
    7G<t"'  
    T-gk<V  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: <xo-Fv  
    6BocGo({  
    • FWHM-直径：0.5mm )55\4<ty  
    • 边缘宽度：50um Z o=]dBp.  
    • 效率：>95% a^t?vv  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Tde0~j}  
    • 杂散光：<5% c0_E_~  
    rv>^TR*,!  
     $bvJTuw  
    C$d>_ r  
    5.设计方案 S QY"OBo<e  
    P:C2G(V1AR  
    AVl~{k|  
    • 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）。 !2tW$BP^  
    • 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）。 "Pz}@=  
    @F~LW6K  
    $s\UL}Gc  
     g5Z#xszj+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 1[;;sSp  
     ~Rpm-^  
    V0*3;n  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 w%y\dIeI'  
    • 用户必须输入所需的信息 !ABiy6d  
    - 入射场 445o DkG  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 9Q;c ,]  
    - 系统参数 5D Y\:AF  
    - 制造条件 #]]Su91BA  
    '?QuJFki  
     S'LZk9E  
    dRi5hC$  
    7.设计过程 :hRs`=d"r  
    ObG|o1b  
    e@#kRklV&  
    r?/A?DMe  
    g(C|!}ex/  
    ~utJB 'gr  
    `J0i.0p  
    设计和优化过程由两步完成： CO:u1?  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Bux [6O %  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 px;/8c-  
     SqA J-_~  
    8.系统模拟 %dST6$Z  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 #R0A= !  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 a:TvWzX,  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 I6!5Yj]O"  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 P>ceeoYQuA  
    ~PWSo%W8  
     ^Xb7[ +I6  
    Yc r3HLJy  
    9. 初始几何光学设计的结果 (-77[+2  
    #H?t!DU  
    O,2~"~kF  
    G!N{NCq  
    B/JO~;{  
    感兴趣的优化函数 {66sB{P  
    • 效率满足（>95%） tR0pH8?e"  
    • 信噪比不满足（<30db） H5CR'Rp  
    • 杂散光不满足（>5% dy__e^qi  
     f/,>%j=Ms  
    oX@ya3!Pz  
    )4>2IQ  
    h^9"i3H  
    10. 后续IFTA优化后的结果 b-U eIjX  
           [H<bh%  
    1=sXdcy;  
    /M;#_+VK<  
     VV4Gjc  
    '>$EOg"  
    感兴趣的优化函数 i,A#&YDl  
    • 效率满足（>95%） 1OLqL  
    • 信噪比满足（<30db）  VGHWNMT  
    • 杂散光满足（<5%） =*qD4qYA  
    8P7"&VYc8  
    11.总结 vu!d)Fy  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 j"^ +oxH  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /={Js*  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 7!,YNy%  
    • 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。 <~TP#uAz  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 /+*#pDx/zW  
    Z/x*Y#0@n  
     TD[EQ  
    QQ：2987619807 SK1!thQy  
     
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