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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 $t'MSlF  
     R6<X%*&%  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 FJ GlP&v<  
    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。 1APe=tJ  
    $D~0~gn~  
    2．模拟任务 >W=,j)MA  
    DZ 3wCLQtK  
    13$%,q)  
    DOE： R3)~?X1n  
    相位型衍射 3)t.p>VgO  
    光束整形器 a_^\=&?'  
    直径：2mmx2mm TPQ%L@^ L+  
    形状：圆形 c)6m$5]  
    相位级次：16     Gt8M&S-;  
    :%_LpZ  
    jh?H.;**  
    3.建模任务：入射光场 3V+] 9;  
    [r\Du|R-*  
    kf\PioD8  
    高斯准直激光光束的光束参数 ^&9zw\x;z  
    /e5O"@  
    • 波长：632.8nm T8?Ghbn  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm p;`>e>$  
    7~G9'P<  
    pTth}JM>  
     hIYNhZv  
    4.建模任务：期望输出光场 v|)4ocFK  
    "=HA Y  
    @(EAq<5{  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: a Yg6H2Un  
    y>8sZuH0  
    • FWHM-直径：0.5mm 9R!atPz9  
    • 边缘宽度：50um o)M}!MT  
    • 效率：>95% ]\-A;}\e  
    • 信噪比（SNR）：>30dB W 8<&gh+  
    • 杂散光：<5% t5^{D>S1  
    T= 80,  
     @o].He@L<j  
    ol\Utq,  
    5.设计方案 W<h)HhyG  
    hk;5w{t}}  
    M><yGaaX/  
    • 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）。 Ye%~I`@?  
    • 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）。 '0;l]/i.  
    gi3F` m  
    >F|>cc>_E  
     aL\PGdgO  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 &N$<e(K  
     lf`{zc r:  
    MVpGWTH@F  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 w0 M>[ 4  
    • 用户必须输入所需的信息 xJpA0_xfG  
    - 入射场 B6+khuG(  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） B B{$&Oh  
    - 系统参数 L?b~k=  
    - 制造条件 ql Ax  
    $j%'{)gK  
     RXMISt3+{y  
    tH@Erh|%  
    7.设计过程 DaQ?\uq  
    l K{hVqpt  
    etDk35!h~,  
    BiLY(1,  
    +yG~T  
    >a<.mU|#  
    6D;Sgc5"  
    设计和优化过程由两步完成： vQG5*pR*w  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 UkwP  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 3)wN))VBX  
     [C 7^r3w  
    8.系统模拟 94`7a<&ZNL  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 )b L'[h  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 R{`(c/%8  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 h%na>G  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 W\$`w  
    FW;?s+Uyx  
     T9|m7  
    :1Xz4wkWS*  
    9. 初始几何光学设计的结果 ='r!g  
    JAnZdfRt  
    :wyno#8`-  
    #6aW9GO  
    23eX;gL  
    感兴趣的优化函数 %bn jgy  
    • 效率满足（>95%） !<8W {LT  
    • 信噪比不满足（<30db） yNJ B oar  
    • 杂散光不满足（>5% 7vKK%H_P  
     6dr%;Wp  
    fCn^=8KOZ  
    ;W )Y OT  
    <]t%8GB2V  
    10. 后续IFTA优化后的结果 e;q!6%  
           2eS~/Pq5=i  
    `:fZ)$sY  
    Lz Kj=5'Y  
     {%5eMyF#  
    LKB$,pR~1l  
    感兴趣的优化函数 'W^YM@  
    • 效率满足（>95%） (UD@q>c  
    • 信噪比满足（<30db） i v38p%Zm  
    • 杂散光满足（<5%） epe)a  
    l}|%5.5-  
    11.总结 3AtGy'NTp  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 SYJD?&C;  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 m4Qh%}9%  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 V#$RR!X'  
    • 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。 h 0Q5-EA  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 '3tCH)s  
    ibk6|pp  
     13=AW  
    QQ：2987619807 *I.f1lz%*  
     
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