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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 ]6)~Sj$ 5  
     /RWQ+Zf-Y]  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Z{Si`GA  
    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。 <in#_Of {E  
    ]x;*Z&  
    2．模拟任务 J #ukH`|-  
    1$+-?:i C  
    [.ya&E)x  
    DOE： |{STkV]  
    相位型衍射 E2hy%y9Tp  
    光束整形器 jUtFDw  
    直径：2mmx2mm "#ctT-g`6  
    形状：圆形 s2IjZF{  
    相位级次：16     seNJ6p=`  
    ET2^1X#j  
    LtJl\m.th  
    3.建模任务：入射光场 `<cn b!]  
    Un~ }M/  
    !@.9>"FU  
    高斯准直激光光束的光束参数 a;GuFnfn,  
    G8sxg&bf{  
    • 波长：632.8nm 3zr95$Mt  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm v@qU<\Y>  
    W`vgH/lSnZ  
    |(evDS5  
     ?QbxC,& i  
    4.建模任务：期望输出光场 w6Owfq'v  
    fV>12ici  
    [9-&Lq_ g  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: O7})1|>1  
    2#y-3y<G  
    • FWHM-直径：0.5mm [?QU'[  
    • 边缘宽度：50um h?D>Dfeg%  
    • 效率：>95% 8lNkY`P7s  
    • 信噪比（SNR）：>30dB T09'qB  
    • 杂散光：<5% oh?@[U  
    btG+Ak+K*  
      K}OY!|  
    X~o6Xkg  
    5.设计方案 o*r 2T4 8  
    g)L?C'BG  
    .XZq6iF9  
    • 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）。 NUQ?Q Q  
    • 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）。 'zUWO_(  
    >Q-"-X1  
    (q 0wV3Qv  
     +[lv `tr  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 SNUq  
     eX 0due  
    }%}yOLo:  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 lL$no7HBy  
    • 用户必须输入所需的信息 C1M @;  
    - 入射场 |[3%^!f\  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） p~evPTHnrX  
    - 系统参数 Y9w^F_relL  
    - 制造条件 UG,<\k&  
    $xK*TJ(k  
     tD j/!L`  
    !zW22M  
    7.设计过程 Vx#n0z  
    VUQx"R9-  
    X$0&tmum  
    4?c4GT9(6S  
    g.]S5(  
    ?]]7PEee*  
    _@/nc:)H  
    设计和优化过程由两步完成： nX>HRdC  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 p_:bt7 B  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 fgW>~m.W  
     IwZe2$f  
    8.系统模拟 U(~d^9/#  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 .dQEr~f#}  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5<RZ ht$i  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 wj$WE3Y  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 D>`lN  
    _9 B ^@~  
     5f- eWW]!  
    Fs 95^T  
    9. 初始几何光学设计的结果 ;W2Rl%z88  
    CYH o~VIK  
    lWRRB&8  
    [IRWm N-  
    D"vl$BX  
    感兴趣的优化函数 @@pI>~#zh  
    • 效率满足（>95%） 8Rric[v  
    • 信噪比不满足（<30db） }M|,Z'@*  
    • 杂散光不满足（>5% T@?uA*J  
     XR@C^d  
     jT$  
    [39  
    C9Xj)5k@R  
    10. 后续IFTA优化后的结果 NU/:jr.W#  
           .DN)ck:e;  
    7dq*e4z)  
    _I<LB0kgf.  
     w\{oOlE  
    UgC{  
    感兴趣的优化函数 o"M h wh  
    • 效率满足（>95%） '^ob3N/Y [  
    • 信噪比满足（<30db） I?~iEO\nh  
    • 杂散光满足（<5%） t` f.HJe  
    7:P+S%ZL  
    11.总结 4lsg%b6_%,  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 _gn`Y(c$%  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 d>k"#|  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 T^1]|P  
    • 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。 ]IeyJ  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 u0?,CQPL  
    b.lK0 Xo  
     wu`P=-  
    QQ：2987619807 0$1-5XY9  
     
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