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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 fhQ}Z%$  
     si>gYO  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 L)/^%/!  
    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。 JAcNjzL  
    q#1Cm Kt4R  
    2．模拟任务 tp=/f !bv  
    Yu9.0A_) :  
    $8Y|& P  
    DOE： 6ALUd^  
    相位型衍射 4>I;^LHn  
    光束整形器 u1i ?L'  
    直径：2mmx2mm &$E.rgtg  
    形状：圆形 BZWGXzOFh  
    相位级次：16     _^u^@.Q'i<  
    5_Opx=  
    O2>W#7  
    3.建模任务：入射光场 S?LUSb  
    /s~&$(d59o  
    BpZ17"\z  
    高斯准直激光光束的光束参数 RiM!LX  
    UG<`m]  
    • 波长：632.8nm `?xE-S ;Pn  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm O_ /|Wx  
    P0^7hSo  
    _i+7O^=d6X  
     - -H%FYF`  
    4.建模任务：期望输出光场 ,Taq~  
    l>:\% ol  
    joJ:* oL  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: K_E- Hgg_  
    piKR*|F  
    • FWHM-直径：0.5mm 2XGbqZj  
    • 边缘宽度：50um YO^iEI.  
    • 效率：>95% 23=SXA!  
    • 信噪比（SNR）：>30dB %oEvp{I  
    • 杂散光：<5% OLM}en_L  
     #mcU);s  
     xKC{P{:  
    meNz0ve  
    5.设计方案 9J'3b <  
    /C)FS?=  
    p?zh4:\F+  
    • 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）。 &24z`ZS[w6  
    • 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）。 hz_F^gF  
    gR:21*&cz  
    =)Q0=!%-  
     9F"Q2^l'  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 MW6KEiQ"  
     ]w[T_4 l  
    GcYT<pwN6  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 #[{xEVf  
    • 用户必须输入所需的信息 vs~lyM/  
    - 入射场 CuD^@  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） $1$T2'C~+  
    - 系统参数 \9t6 #8  
    - 制造条件 86,$ I+  
    FI$#x%A  
     ,"W.A  
    .}l&lj@#  
    7.设计过程 vAMr&[  
    J6Q}a7I#  
    dECH/vJ^  
    #Qp.O@e  
    E5b JIC(  
    K2GcU_*t  
    GxIw4m9  
    设计和优化过程由两步完成： [o,S.!W8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 cOr@dUSL  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 `b{.K,  
     =':,oz^|  
    8.系统模拟 bu2'JIDR  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 E|A,NPf%I  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _Vq7Gxy$R  
    • 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。 hoQ?8}r:  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 MXxE)"G*a  
    -)Y?1w  
     |e@Bi#M[  
    [}OL@num  
    9. 初始几何光学设计的结果 y=jTS  
    S0ct;CS  
    e]+ [lq\p@  
    V!S B9t`E  
    Nv iPrp>c  
    感兴趣的优化函数 :-f"+v  
    • 效率满足（>95%） [i'\d}  
    • 信噪比不满足（<30db） 4D/mm(2d$  
    • 杂散光不满足（>5% Vo%UiVHy  
     ,K'}<dm|x  
    "F+Wo&  
    O;A/(lPW+  
    )pVxp]EI  
    10. 后续IFTA优化后的结果 CDcs~PR@B  
           T'*.LpNP,  
    N[$(y} !s  
    >Q~"/-bN)  
     [)gvP'  
    XKsG2>l-W  
    感兴趣的优化函数 1?(mE7H#  
    • 效率满足（>95%） m,u? ^W  
    • 信噪比满足（<30db） /Ki :6  
    • 杂散光满足（<5%）  *ihg'  
    A&5$eGe9  
    11.总结 qvOBvUR}  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 +{/zP{jH  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 55oLj.l^j  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 %;9e h'  
    • 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。 T T0O %  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 na FZ<'t>&  
    jkNZv. )p  
     $ZDh8 *ND  
    QQ：2987619807 i[ BR"(  
     
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