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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 AD+OQLG]`  
     qOIVuzi*  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 P- +]4\  
    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。 vK`HgRQ(C  
    qoZ)"M  
    2．模拟任务 I;n <) >  
    LzD RyL  
    }9glr]=  
    DOE： jo3(\Bq  
    相位型衍射 OMM5ALc(F  
    光束整形器 w=3 j'y{f  
    直径：2mmx2mm yz,0 S'U  
    形状：圆形 ?1zGs2Qs  
    相位级次：16     1;'-$K`}  
    eoXbZ  
    8I Ip,#%v  
    3.建模任务：入射光场 5SZa, +]  
    "Q:h[)a  
    ~ch%mI~  
    高斯准直激光光束的光束参数 Ke=+D'=  
    R$66F>Jz^  
    • 波长：632.8nm wX_~H*m?  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm t&NpC;>v  
    B?yj U[/R  
    C|2|OTtQ  
     z"mpw mv5  
    4.建模任务：期望输出光场 fFYoZ/\  
    C/H;|3.X  
    z&Aya*0v`  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: {jH'W)nR  
    m OE!`fd  
    • FWHM-直径：0.5mm CJ7S5   
    • 边缘宽度：50um z@w}+fYO  
    • 效率：>95% +95v=[t#Ut  
    • 信噪比（SNR）：>30dB BvH?d]%  
    • 杂散光：<5% +S[3HX7H  
    1e7I2g  
     IF-y/]  
    $d!Vxm  
    5.设计方案 >\3\&[#"  
    t K/.9qP  
    U]w"T{;@.)  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 k#u)+e.'  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 t1"#L_<e  
    Zd%wX<hU"  
    biBMd(6  
     6y1\ar(A  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 %vm_v.Q4)  
     (>f`>6 V  
    mF|KjX~s  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 iRlpNsN  
    • 用户必须输入所需的信息 HyOrAv <  
    - 入射场 rf%VSxD9  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） HZ2W`wo  
    - 系统参数 2H0BNrYM  
    - 制造条件 s;=C&N5g  
    D6l. x]K  
     iP;" -Mj  
    #^Pab^Y3r-  
    7.设计过程 b GI){0A  
    uwr7 .\7  
    deVnAu =  
    3fB]uq+eD%  
    ;^0rY)&  
    |FM*1Q[1  
    '21gUYm  
    设计和优化过程由两步完成： Gyy4zK  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 j*Pq<[~  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Hh*?[-&r~  
     (_<,Oj#*S  
    8.系统模拟 S*|/txE'~Y  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 .UNV &R0  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Mqvo j7  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。  X(X[v]  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 6}e*!,2Xj  
    8.8t$  
     h~](9e s  
    qt*+ D  
    9. 初始几何光学设计的结果 R3l{.{3p2  
    Iz#4!E|<  
    `OWHf?t:  
    ZV+tHgzlv5  
    3NDddrL9  
    感兴趣的优化函数 jBOl:l,+  
    • 效率满足（>95%） PnaiSt9p?r  
    • 信噪比不满足（<30db） RR ^7/-  
    • 杂散光不满足（>5% A;RV~!xx  
     \yFUQq:  
    vr'cR2  
    VZI!rFac  
    Es)|#0m\x@  
    10. 后续IFTA优化后的结果 1^X)vck  
           zU+q03l8Ur  
    :op_J!;  
    3]*1%=~X/  
     n+hL/aQ+  
    3N|z^6`#  
    感兴趣的优化函数 ZIc.MNq  
    • 效率满足（>95%） v[^8_y}A`  
    • 信噪比满足（<30db） %kV7 <:y  
    • 杂散光满足（<5%） 9Pe$}N  
    W_JO~P  
    11.总结 E'DHO2 Y  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 T-6<qh  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 3u$1W@T(  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 qrw  
    • 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。 PBCGC^0{  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 6{HCF-cQd  
    U|%}B(  
     W Eif&<Y  
    QQ：2987619807 & rab,I"  
     
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