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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 R#r?<Ofw4  
     x3vz4m[  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 :hevBBP  
    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。 C[pAa8  
    pa+ y(!G  
    2．模拟任务 9]S}m[8k  
    a-YK*  
    eAl&[_o|S  
    DOE： @z2RMEC~  
    相位型衍射 H,uOshR  
    光束整形器 O}D]G%,m  
    直径：2mmx2mm J|I|3h<T  
    形状：圆形 C ]#R7G  
    相位级次：16     W9u (  
    ckTnb  
    beq)Frn^  
    3.建模任务：入射光场 doe[f_\  
    O|OPdD  
    N),Zb^~nw  
    高斯准直激光光束的光束参数 !|`YNsR  
    E-Mp|y/V  
    • 波长：632.8nm +ivz  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm  ,{.&xJ$  
    +)V6"XY-(  
    O 4}cv  
     8Mp  
    4.建模任务：期望输出光场 sd=i!r)ya  
    Pajr`gU  
    1 ltoLd\{  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ;/YSQt)rc>  
    !867DX3*  
    • FWHM-直径：0.5mm Ak1f*HGl|  
    • 边缘宽度：50um |g7E*1Ie  
    • 效率：>95% ZkK +?:9  
    • 信噪比（SNR）：>30dB HL_MuyE  
    • 杂散光：<5% L ~  
    *EDzj&  
     PS6G 7  
    zL> nDnL 4  
    5.设计方案 MLp5Y\8*  
    6b)1B\p  
    kDm=Cjxv  
    • 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）。 D9Q%*DLd$_  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 @4&sL](q  
    #_H=pNWe  
    d2 d^XMe!  
     AU >d1S.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 "cti(0F-d  
     3nG(z>  
     EGV@L#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 :1A Ound  
    • 用户必须输入所需的信息 zZA I"\;W  
    - 入射场 J|K~a?&vN  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） A]>0lB  
    - 系统参数 bbnAF*7s8  
    - 制造条件 2Yyc`o0R;h  
    %5uuB4P&|$  
     4S9AXE6  
    ] e&"CF  
    7.设计过程 aeg5ij-]u@  
    5#iv[c  
    9@ ^/ON\O  
    !ZB|GLpo6  
    ^%C.S :  
    fPspJug  
    8XTVpf4  
    设计和优化过程由两步完成： !WrUr]0IP  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 56L>tP  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 6KV&E8Gn  
     '1bdBx\<.  
    8.系统模拟 <iL+/^#  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 gmrj CLj  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 /Bb\jvk-E  
    • 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。 mWO=(}Fb\  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 lZb1kq%9g  
    *S ;v406  
     )L^WD$"'Q  
    Prr<:q  
    9. 初始几何光学设计的结果 [=XsI]B\  
    & {B,m%G  
    ]1gt|M^  
     #p\sw  
    ,A_itRHH  
    感兴趣的优化函数 b$VdTpz  
    • 效率满足（>95%） }!B<MGBd  
    • 信噪比不满足（<30db） 7 +?  
    • 杂散光不满足（>5% )LnHm  
     Tqm9><!r  
    O@Xl_QNxc!  
    *USZ2|i  
    haB$W 4x  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Kx#G_N@  
           '9i:b]Hru  
    e}7qZ^  
    h/PWi<R i  
     R0{n0Br  
    P3(u+UI3  
    感兴趣的优化函数 ~!Onz wmO  
    • 效率满足（>95%） 8qt|2%  
    • 信噪比满足（<30db） S[*e K Z  
    • 杂散光满足（<5%） <y~`J`-  
    a*=\-;HaZ  
    11.总结 q"fK"H-j  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 UPLr[ >Q#  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 d4gl V`%.  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Z@j0J[s  
    • 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。 {5_*tV<I  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Hn:%(Rg=aW  
    CJ KFNa  
     bCc^)o/w  
    QQ：2987619807 hX~IZ((Hi8  
     
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