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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 uprQy<I@  
     24Fxx9 g  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 S@#L!sT`u  
    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。 =jN]ckn  
    {;zPW!G  
    2．模拟任务 8\9EDgT  
    cPbz7  
    W#[!8d35$  
    DOE： vn<S"  
    相位型衍射 C0%%@ 2+  
    光束整形器 UPYM~c+}  
    直径：2mmx2mm hA8 zXk/'8  
    形状：圆形 X`b5h}c  
    相位级次：16     ^~Sn{esA  
    ?q P }=nJ  
    E'G>'cW;x  
    3.建模任务：入射光场 YUE[eD/  
    X3[!xMij  
    ~ #CCRUhM  
    高斯准直激光光束的光束参数 wO#+8js  
    [XXN0+ /  
    • 波长：632.8nm y6/X!+3+  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm K5SO($  
    [P/gM3*'  
    iIFQRnpu;3  
     Os{qpR^<I:  
    4.建模任务：期望输出光场 3_$eQ`AAA  
    lI 1lP 1  
    `cpcO  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 6{'6_4;Fv(  
    [/G;XHL;?  
    • FWHM-直径：0.5mm x8Sq+BY  
    • 边缘宽度：50um Kxn7sL$]=F  
    • 效率：>95% nlW&(cH  
    • 信噪比（SNR）：>30dB u*{ _WL[(  
    • 杂散光：<5% arZIe+KW  
    !U_L7  
     wY#mL1dF  
    AX+d?M  
    5.设计方案 %S.U`(.  
    .TC `\mV  
    i1\2lh$  
    • 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）。 )*ckJK  
    • 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）。 {O) &5  
    M-N2>i#  
    !Yu-a!  
     1 1CJT  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 5H+k_U  
     Tm52=+uf$  
    I0K!Kcu5Iu  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 K*$#D1hG  
    • 用户必须输入所需的信息 Wg^cj:&`u  
    - 入射场 de9l;zF  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Z@!W? Ed  
    - 系统参数 tY=%@v'6?  
    - 制造条件 K"7;Y#1g  
    5#.\pR{Gd  
     GDp p`'\  
    /Ph&:n\4  
    7.设计过程 9Z'eBp  
    CDnz &?  
    N?0y<S ?!  
    (PcK(C!}=\  
    aa8Qs lm  
    nM-SDVFM  
    sdYj'e:N  
    设计和优化过程由两步完成： u=o"^   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 !m(L0YH  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 *`Xx_   
     mo[<4U ks  
    8.系统模拟 )C]&ui~1  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 D|j \ nQ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 :xS&Y\ry  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 7CM03R[P  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 E5G"QnxR>N  
    AYIz;BmWy  
     J+jmSK%z  
    1xAFu+  
    9. 初始几何光学设计的结果 3n(gfQo-o  
     F'FZ?*a  
    P 4*MV  
    #Jz&9I<OKx  
    P<!$A  
    感兴趣的优化函数 zL`uiZl  
    • 效率满足（>95%） ,M.!z@  
    • 信噪比不满足（<30db） 8sIA;r%S  
    • 杂散光不满足（>5% \K~fRUo]=c  
     NLZZMr  
    U q w}4C/0  
    dyiEK)$h  
    s%[GQQ-N  
    10. 后续IFTA优化后的结果 $?J+dB  
           [Cj)@OC  
    t-*|Hfp*^  
    3*$9G)Ey  
     rjHIQC C  
    a,*p_:~i  
    感兴趣的优化函数 %M#?cmt  
    • 效率满足（>95%） Fra>|;do  
    • 信噪比满足（<30db） H9VXsFTW  
    • 杂散光满足（<5%） G yAgPz  
    xVkTRCh  
    11.总结 {{ *]bGko  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 XL PpxG  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 hMeqs+  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Fiu!!M6  
    • 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。 p^igscPF6  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ? x"HX|n  
    !\-4gr?`!  
     W .`Xm(y  
    QQ：2987619807 ] @)!:<+  
     
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