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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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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-10
    1.简介 iU AY  
     me-uPm  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 .h(iyCxP  
    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。 lX"6m}~D  
    w/*m_O\!  
    2．模拟任务 b7B|$T,  
    dg_w$#  
    8{_lB#<[E  
    DOE： |#'n VN.;  
    相位型衍射 mv^X{T  
    光束整形器 Eihn%Esa  
    直径：2mmx2mm }_5R9w]"  
    形状：圆形 n]i#&[*A(  
    相位级次：16     [2E(3`-u  
    n#@Qd!uzM  
    m"QDc[^Ge  
    3.建模任务：入射光场 QW tDZ>  
    ^b.#4i (v  
    aemi;61T\  
    高斯准直激光光束的光束参数 ck\W'Y*Q7  
    Ej1 <T,w_  
    • 波长：632.8nm c94=>p6  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm I&31jn_o /  
    wE}Wh5  
    MzDosr3:  
     X0REC%  
    4.建模任务：期望输出光场 XK})?LTD  
    YoBe!-E  
    $sS~hy*  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: !F.h+&^D;  
    #'0Yzh]qc  
    • FWHM-直径：0.5mm n 4y]h  
    • 边缘宽度：50um `.J17mQe"  
    • 效率：>95% ,Vw>3|C  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ~9E_L?TW*  
    • 杂散光：<5% YV!hlYOBi  
    @\o"zU  
     2TNK  
    } `5k^J$x  
    5.设计方案 8g Z)c\  
    -Jw4z# /-  
    T6QRr}8`/J  
    • 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$8'1s37`  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 *0to,$ n  
    E&eY79  
    `G_~zt/  
     G]4Ca5;Z!N  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Fj]06~u  
     qR_>41JU"  
    *3r s+0  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 O1S7t)ag  
    • 用户必须输入所需的信息 ts9wSx~[+  
    - 入射场 lo(C3o'  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） oeB'{bG  
    - 系统参数 *BdH &U  
    - 制造条件 40pz<-B  
    rQyjNh  
      @O koT:  
    %,~?;JAj  
    7.设计过程 `;J`O02  
    1^^8,.'  
    -5 D<zP/  
    fBj)HoHQW  
    `Z8k#z'bN  
    t>/x-{bH\  
    brs`R#e \  
    设计和优化过程由两步完成： b5LToy:  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 7J!s"|VS  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 5l 3PAG  
     f?51sr  
    8.系统模拟 [&PF ;)i  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Dzf\m>H[  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 }#7rg_O]>  
    • 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。 66,(yxg  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 UaF~[toX  
    Z|%h-~  
     75zU,0"j  
    !@F {FR  
    9. 初始几何光学设计的结果 ?'z/S5&j  
    V< W;[#"  
    ]JYE#F  
    w9G|)UDib  
    :sJ7Wok6~  
    感兴趣的优化函数 nOvR, 6  
    • 效率满足（>95%） } &B6  
    • 信噪比不满足（<30db） rB$~,q&.V  
    • 杂散光不满足（>5% 1o%#kf  
     G rp{ .  
    .R)P |@z L  
    _&BK4?H@b  
    i7XY3yhC  
    10. 后续IFTA优化后的结果 dAx ? ,  
           ]690ey$E:j  
    Hf?@<4  
    :J]'c}  
     TA-2{=8  
    $|-Lw!)D  
    感兴趣的优化函数 *k62Qz3  
    • 效率满足（>95%） 2c 0;P #ol  
    • 信噪比满足（<30db） B[GC@]HE  
    • 杂散光满足（<5%） Q_0+N3  
    fq6Obh=A#  
    11.总结 eTvWkpK+  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 =wdh# {  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 0BlEt1e2T  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 7,+eG">0  
    • 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。 W3tin3__  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 +ig%_QED[\  
    6I +0@,I  
     {x_.QWe5  
    QQ：2987619807 E(4c&  
     
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