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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 `;&=m, W'  
     !De U8.%  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 /!-ypIY  
    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。 7/BA!V(na  
    I# |ib  
    2．模拟任务 #DcK{|ty  
    ~PCS_  
    i(kr#XsU  
    DOE： DkBVk+  
    相位型衍射 l%7^'nDn  
    光束整形器 Wl3fR[@3Q  
    直径：2mmx2mm 'Y5=A!*@tf  
    形状：圆形 _x?S0R1  
    相位级次：16     dZ\T@9+j+  
    e{d$OzT) V  
    iPrAB*  
    3.建模任务：入射光场 #^q@ra  
    >{juw&Uu  
    *1_A$14 l  
    高斯准直激光光束的光束参数 \K(# r=  
    5va ;Ol4  
    • 波长：632.8nm ]yA_N>k2K  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm .?.Q[ic  
    H$]FUv8  
    HO;,Ya^l  
     i%9xt1c_  
    4.建模任务：期望输出光场 ">S.~'ds  
    cin3)lm  
    +K[H! fD  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: tNCKL. yU  
    l # F.S5i  
    • FWHM-直径：0.5mm ;EfREfk  
    • 边缘宽度：50um n\H.NL)  
    • 效率：>95% WG3 .qLH%  
    • 信噪比（SNR）：>30dB PWs=0.Wj  
    • 杂散光：<5% u/L\e.4  
    GZ/vUe  
     h:'wtn@l(  
    ca8.8uHY\  
    5.设计方案 TzK[:o  
    4gK_' b6"  
    <4P"1#nHQ+  
    • 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）。 .R {P%r  
    • 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）。 ,]-A~^|  
    9$P*fx&m  
    X.!|#FWb+  
     XxE>KeP  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 O PVc T  
     /h73'"SpDy  
    @60/IE{-v  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 a]_eSU@  
    • 用户必须输入所需的信息 8&9'1X5)8_  
    - 入射场 FBJ Lkg0  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） z[ ml;?  
    - 系统参数 NI?YUhg>  
    - 制造条件 Zw"K69A)  
    *>p#/'_E  
     z8hAZ?r1`  
    eLAhfG  
    7.设计过程 '; Z!(r  
    :u>9H{a  
    En/EQ\T@F  
    Og~3eL[1%C  
     6,;7iA]  
    >0qe*4n|M  
    ]pP [0 S  
    设计和优化过程由两步完成： lVQy {`Ns  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 vS'5Lm  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 z gDc=  
     A VbGJ+  
    8.系统模拟 VVyms7 VN  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ,,[pc  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 (}LLk +  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 r b@{ir  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 w(Hio-l=  
    <v =T31aS  
     B7!dp`rPp  
    ;nB.f.e`  
    9. 初始几何光学设计的结果 j:6VWdgq  
    Qcf5* ]V  
    !q_fcd^c  
    1#<KZN =$  
    Z,jK(7D(  
    感兴趣的优化函数 L H`z '7&/  
    • 效率满足（>95%） [Vaw$c-+[y  
    • 信噪比不满足（<30db） 9n#Em  
    • 杂散光不满足（>5% ]DO"2r  
     qKd&d  
    d]6#pSE  
    5b^`M  
    78 W&  
    10. 后续IFTA优化后的结果 m@){@i2.  
            <c &6M  
    tX#8 G09G+  
    bM"crRG"  
     a yQB@2%  
    \E<t'\>@X  
    感兴趣的优化函数 0'9z XJ"  
    • 效率满足（>95%） + (|6Wv  
    • 信噪比满足（<30db） `vFYe N;  
    • 杂散光满足（<5%） L'?0*t  
    CAl]Kpc  
    11.总结 Ce0YO~I  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 otgU6S7F  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 (NBq!;_2,x  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3'zm)SXJ  
    • 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。 fmhqm"  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 PV_q=70%T  
    UoiXIf_Q  
     E5J2=xVW#  
    QQ：2987619807 Q{0!N8']"  
     
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