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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 W1@;94Sb~  
     R82Y&s;  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Agi1r]W  
    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。 okcl-q  
    '!2t9B8XX  
    2．模拟任务 c"YK+2  
    eYcx+BJ  
    (t]>=p%4g  
    DOE： .HQ<6k:  
    相位型衍射 4 P;O8KA5y  
    光束整形器 }-L@AC/\#  
    直径：2mmx2mm 2 T3DV])Q  
    形状：圆形 *(`.h\+  
    相位级次：16     epbp9[`  
    >o} ati  
    WsV3>=@f  
    3.建模任务：入射光场 ;:|KfXiC8  
    2Y4&Sba^Y  
    btF%}<o)  
    高斯准直激光光束的光束参数 1ZL_;k  
    cLU*Tx\  
    • 波长：632.8nm -$)Et|  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm SNU bY6  
    cP2R2 4th  
    *_QHtZG  
     z`5I 1#PVA  
    4.建模任务：期望输出光场 1hviT&  
    PbPP1G')  
    668bJ.M\O  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: nwo!A3w:  
    )A0&16<  
    • FWHM-直径：0.5mm [~<',,tA0|  
    • 边缘宽度：50um Mak9qaWqF>  
    • 效率：>95% 9-Qtj49  
    • 信噪比（SNR）：>30dB jp^WsHI3  
    • 杂散光：<5% Mdrv/x{  
    GnOo+hB  
     @L!#i*> 9  
    1Kh?JH  
    5.设计方案 zsXH{atY  
    YhT1P fl  
    9,5II0N L  
    • 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）。 93Gur(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）。 6h_k`z  
    ++!E9GU{  
    1:!rw,Jzl`  
     \.1b\\  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 4@e!D Du  
     ];d:z[\P  
    N#)VD\m  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ?+O|mX}`-  
    • 用户必须输入所需的信息 LXC`Zq\  
    - 入射场 uHro%UAd  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） c '+r[rSn1  
    - 系统参数 >v_5xd9  
    - 制造条件 -fx88  
    ]XG n2U\  
     WJU NJN  
    ]A]E)*  
    7.设计过程 '(pd k  
    _ 1{5~  
    z83:a)U  
    8}oDRN!J  
    z#J/*712  
    ,N7l/6  
    a61eH )a  
    设计和优化过程由两步完成： [9U srpYi  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 y [9}[NMZ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 \Tf{ui  
     Wx|6A#cg!  
    8.系统模拟 Zc3:9   
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 9;Pu9s[q2  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 HjK<)q8b  
    • 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。 3:8nwt  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #Wm@&|U  
    mYjiiql~  
     y]pN=<*h5  
    K aQq[a  
    9. 初始几何光学设计的结果 yFU2'pB  
    /-K dCp~  
    ~sHZh  
    UE,~_hp  
    )|h;J4V  
    感兴趣的优化函数 BdoC6H  
    • 效率满足（>95%） T3t~=b>&L  
    • 信噪比不满足（<30db） 1yaIV+_y/  
    • 杂散光不满足（>5% BQul iX&  
     h [|zs>p  
    8X ?GY8W:  
    8 1K G1i)  
    X\^& nLa  
    10. 后续IFTA优化后的结果 0o=6A<#x  
           a,57`Ks+n<  
    qgC-@I  
    [%iUg\'7d  
     @Wx`l) b  
    G\:psx/  
    感兴趣的优化函数 Z:o 86~su  
    • 效率满足（>95%） L >Ez-  
    • 信噪比满足（<30db） nA_ zP4  
    • 杂散光满足（<5%） _czbUl  
    ;+ C o!L  
    11.总结 YK w!pu=  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 (:y,CsR}4  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 w-'D*dOi  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 l\sS?  
    • 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。 -0KbdHIKb'  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Wq{d8|)1  
    o3i,B),K  
     L VU)W^  
    QQ：2987619807 (w#slTFT  
     
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