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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 jd+HIR  
     Y k"yup@3  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 YWq{?'AaR  
    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。 ;ZrFy=Iv  
    `Uk jr MO  
    2．模拟任务 [9p@uRE  
    P_@ty~u  
    O_SM!!,  
    DOE： 8,m:  
    相位型衍射 Qbj:^{`>(  
    光束整形器 Gg7ZSB 7  
    直径：2mmx2mm Hp fTuydU  
    形状：圆形 =gB{(  
    相位级次：16     5bWy=Xk B  
    h/l?,7KHI  
    %cMayCaI!@  
    3.建模任务：入射光场 AkqGk5e ^  
    /z(s1G.  
    3'`X_C|d53  
    高斯准直激光光束的光束参数 JDMsco+j5  
    7aN oqS+  
    • 波长：632.8nm stCFLYox  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Yr:$)ap  
    0I.!  
    w?c~be$  
     Qc:Sf46O  
    4.建模任务：期望输出光场 j)O8&[y=  
    %{P." ki  
    C_hIPMU=  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: DZ;2aH  
    nx4E}8!Lh  
    • FWHM-直径：0.5mm /^Lo@672  
    • 边缘宽度：50um 6HR*)*>z_  
    • 效率：>95% TGPHjSZ1  
    • 信噪比（SNR）：>30dB &[}5yos r  
    • 杂散光：<5% ngaQa-8w  
    =~QC)y_  
     [6Nzz]yy  
    Rv+p4RgA  
    5.设计方案 n!XSB7d~X  
    |.U- yyz  
    !yTjO  
    • 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）。 v{>9&o.J  
    • 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）。 V=H}Ecd  
    l_*:StyR+  
    }A_>J7w  
     27jZ~Bp$  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 %^8>=  
     Z{.L_ ]$ I  
    D61e  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 m-!z(vcn  
    • 用户必须输入所需的信息 D D Crvl  
    - 入射场 T]J#>LBd  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） &@xeWB  
    - 系统参数 Hz<)a(r!J  
    - 制造条件 H~"XlP  
    m4@w M?  
     ku=XPmZ.\  
    `<l|XPv  
    7.设计过程 Kx[z7]1@  
    lf9_!`DGV  
    GB_ m&t  
    } "ts  
    oWc +i U(  
    ed)!Snz   
    C!" .[3  
    设计和优化过程由两步完成： ,s1n! @9  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 QCWk[Gx  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 x5Ee'G(  
     YPq`su7m9  
    8.系统模拟 ;42D+q=s  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~d?\rj3=  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Mky8qVQ2  
    • 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}fE]n{X  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 5Gsj;   
    wen6"  
     jNNl5.  
    &^YY>]1Py  
    9. 初始几何光学设计的结果 JZ=a3)x"  
    W\<5'9LNb  
    N6<23kYM  
    0IM#T=V  
    Vkb&' rXw+  
    感兴趣的优化函数 K\ \U F  
    • 效率满足（>95%） \:?H_^^ d  
    • 信噪比不满足（<30db） ] H[FZY  
    • 杂散光不满足（>5% ARu^hz=  
     ;3_Q7;y  
    T't^pO-`  
    :PaFC{O)*  
    P5P<-T{-c  
    10. 后续IFTA优化后的结果 jWW2&cBm\  
           0,;FiOp  
    HnqZ7%jeN  
    }J$PO*Q@'  
     afc?a-~Z  
    qQ6NxhQo  
    感兴趣的优化函数 )V}u1C-N  
    • 效率满足（>95%） vP'R7r2Yx  
    • 信噪比满足（<30db） E%-&!%_>D@  
    • 杂散光满足（<5%） qwaw\vOA  
    8`qw1dF  
    11.总结 EX&y !  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 I|O~F e.  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Qg _?..%  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 <ZrZSt+<  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 Krq^|DY  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ;|/7o@$ n  
    R4JO)<'K&  
     vFCp= 8h  
    QQ：2987619807 D1O7S]j  
     
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