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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 ic#`N0s?  
     2Ay* kmW  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Enn"hdI  
    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。 pUQ/03dp  
    eoG$.M"  
    2．模拟任务 ':3 pq2{  
    afuOeZP  
    fY51:0{  
    DOE： H2jgO?l;!  
    相位型衍射 L(|N[#  
    光束整形器 ogHCt{'  
    直径：2mmx2mm ] [+#;avU  
    形状：圆形 ?R$F)g7<  
    相位级次：16     bB1UZ O  
    d\|?-hY`[  
    U4C 9<h&  
    3.建模任务：入射光场 q$Zh@  
    "!ug_'VW  
    :~tAUy":_*  
    高斯准直激光光束的光束参数 H Y&DmE  
    g"p%C:NN  
    • 波长：632.8nm zuJ@E=7  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm #*K}IBz  
    8QLj["   
    Cz\e w B  
     mGJKvJF   
    4.建模任务：期望输出光场 Oj3.q#)`Z  
    c1k/UcEcg~  
    d iL +:H  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: \IV1j)I"u  
    hKLCJ#T  
    • FWHM-直径：0.5mm 8 D3OOab  
    • 边缘宽度：50um j,lT>/  
    • 效率：>95% .f%fHj  
    • 信噪比（SNR）：>30dB F4}]b(L  
    • 杂散光：<5% =jOv] /  
    RKHyw 08  
     Z'`g J&6n  
    Pq;U &,  
    5.设计方案 \E72L5nJW  
    }Gz~nf%  
    r@h5w_9  
    • 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）。 4o <Uy  
    • 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）。 H]{v;;'~  
    dx5#\"KX=,  
    R_W+Ylob  
     Fq~yL!#!  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 0QXVW}`hz  
     J>wt (] y  
    : UGZ+  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 M -cTRd-i  
    • 用户必须输入所需的信息 f9t6q*a`%  
    - 入射场 D/Z6C&/I  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） $+8cc\fq  
    - 系统参数 fHE <(  
    - 制造条件 @r/#-?W  
    p4.wh|n  
     ]qethaNy  
    |oH,   
    7.设计过程 bhTb[r  
    R&8Iz yM  
    3 }TaF~  
    >Wm `v.-  
    Xb:;</  
    m ,* QP*  
    8'r2D+Vwm  
    设计和优化过程由两步完成： ][gq#Vx@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 1-%fo~!l  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 b3&zjjQ  
     6}gls}[0{e  
    8.系统模拟 *xx'@e|<;  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @TLS<~  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  8{wwd:6  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 C]O(T2l{l  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _X^1IaL  
    -[ *,^Ti`  
     Yl4^AR&  
    4x {0iav  
    9. 初始几何光学设计的结果 k$R~R-'  
    yh Yb'GK  
    3QV*%  
    7,U=Qe;  
    Pu7_ v  
    感兴趣的优化函数 _Zp}?b5Q  
    • 效率满足（>95%） *rM^;4Zt  
    • 信噪比不满足（<30db） j@W.&- _  
    • 杂散光不满足（>5% bZnuNYty75  
     2KB\1&N  
    d?s<2RkPT  
    dbwe?ksh  
    #X%~B'  
    10. 后续IFTA优化后的结果 opY@RJ]  
           ~+Rc }K  
    Lz`E;k^  
    #ZJ _T`l  
     v6=RY<l"m  
    WQ~;;.v#  
    感兴趣的优化函数 NTdixfR  
    • 效率满足（>95%） j2Cks_$:  
    • 信噪比满足（<30db） j>*R]mr6  
    • 杂散光满足（<5%） :Ux?,  
    <>dT64R|  
    11.总结 Sc>,lIM  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 WzPTFw[  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 KX76UW   
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 C\S3Gs  
    • 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。 ; o?-yI&T*  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 1{r3#MVL  
    00G%gQXk,  
     -d~4A  
    QQ：2987619807 Lrta/SU*  
     
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