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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 6?,qysm06  
     IS8 sJ6")  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 UovN"8W+  
    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。 N%Bl+7,q  
    ~Y43`@3H:  
    2．模拟任务 ddL3wQ  
    % (h6m${j  
    fm Yx  
    DOE： tzN9d~JZ  
    相位型衍射 H^Pq[3NQ  
    光束整形器 xlZh(pf  
    直径：2mmx2mm GipiO5)1C  
    形状：圆形 2+ u+9rW  
    相位级次：16     Y1lUO[F j  
    pOK=o$1V8  
    3q4VH q  
    3.建模任务：入射光场 $l)RMP}  
    to13&#o  
    :[l}Bb,  
    高斯准直激光光束的光束参数 ->qRGUW  
    SkV pZh  
    • 波长：632.8nm ~V(>L=\V;  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm hg12NzbK  
    ]|F`;}7  
    mqeW,89  
     '[6]W)f  
    4.建模任务：期望输出光场 %o9mG<.T  
    e}O&_ j-  
    YQ+8lANC  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: HpbwW=;V  
    =_&,^h@'3e  
    • FWHM-直径：0.5mm eAO@B  
    • 边缘宽度：50um +Q"s!\5  
    • 效率：>95% R)d_0Ng  
    • 信噪比（SNR）：>30dB \>su97  
    • 杂散光：<5% !rgXB(  
    v$`3}<3-  
     "viZ"/ ~6  
    @<P;F  
    5.设计方案 atZNX1LD[/  
    j^/<:e c.  
    E>@]"O)=M,  
    • 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）。 '3^_:E5y  
    • 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）。 Y".?j5f?  
    ?/}IDwuh  
    0<A*I{,4L  
     Q~^v=ye  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 860y9wzU  
     %>nAPO+e  
    =WF@S1  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 xz:  
    • 用户必须输入所需的信息 Nba1!5:M  
    - 入射场 0dx%b677d  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP）  pb<eg,  
    - 系统参数 Ku6ndc  
    - 制造条件 ^Gbcs l~Gj  
    Hv"qRuQ?[  
     o7tlkSZ  
    _ y'g11 \  
    7.设计过程 *W=1yPP  
    Oxu}W%BF*  
    &iuMB0rbu  
    -iy17$  
    ?/3{gOgI$`  
    1"A"AMZf  
    9-# =xE9'U  
    设计和优化过程由两步完成： Yh,,(V6  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 &6GW9pl[  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 m{*_%tjN0  
     iMYJVB=  
    8.系统模拟 ) fuAdG  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 z\k 6."e_&  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 3DjX0Dx/l  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 CW@EQ3y0  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 |em_l$oGc  
    gBgaVG  
     9nd,8Nji  
    Yg!fEopLb  
    9. 初始几何光学设计的结果 'uqY%&U  
    7CU<R9Kl  
    ;Uypv|xX  
     ^AwDZX  
    it j&L <e  
    感兴趣的优化函数 H8Ra!FW@  
    • 效率满足（>95%） 5p.#nc!;y  
    • 信噪比不满足（<30db） TY+Rol;!  
    • 杂散光不满足（>5% 74A&#ecb{  
     bT:;^eG"  
    ;k1VY Ie}  
    1N.weey}W  
    ~c,+)69"T  
    10. 后续IFTA优化后的结果 V'N]u (^  
           utdus:B#0  
    :Mu]* N  
    1VXn`O?LW  
      *% ]&5  
    od/Q"5t[p  
    感兴趣的优化函数 GQ9H>Ssz  
    • 效率满足（>95%） x50ZwV&j  
    • 信噪比满足（<30db） Nk\/lK\  
    • 杂散光满足（<5%） ?Ql<s8  
    avMre_@V  
    11.总结 TwZmZE ?!  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 .L3D]  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 p?<T _9e  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Cm6%wAzC  
    • 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。 0@jhNtL  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 CDFX>>N  
    # i|pi'I j  
     F$,i_7Z&6  
    QQ：2987619807 H1ox>sC  
     
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