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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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    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 ,Ou)F;r  
     go5!zSs  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 _s,svQ8#  
    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。 Inoou 'jX  
    (k45k/PAP  
    2．模拟任务 /HD2F_XA  
    i i Y[  
    SQx):L)P6  
    DOE： 2G;d2LR:  
    相位型衍射 'M/&bu r  
    光束整形器 s:H1v&t,<  
    直径：2mmx2mm + k:?;ZG  
    形状：圆形 gQwmYe  
    相位级次：16     oc Uu  
    SO"P3X  
    ?sE21m?b-  
    3.建模任务：入射光场 ,Fiiw  
    sJ=B:3jS0  
    fOAb?:D  
    高斯准直激光光束的光束参数 ]Hq%Q~cE  
    UPF=X) !M  
    • 波长：632.8nm sqRuqUj+  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 9b6h!(  
    RPwSo.c4  
    iL<O|'be  
     zZ-*/THB@R  
    4.建模任务：期望输出光场 $la,_Sr  
    p10->BBg  
    dZ Z/(oE>  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: <KX#;v!I  
    &baY[[N  
    • FWHM-直径：0.5mm g.Q ?Z{  
    • 边缘宽度：50um )1le-SC  
    • 效率：>95% 'z/hj>B<  
    • 信噪比（SNR）：>30dB /FY_LM  
    • 杂散光：<5% 8wOPpdc  
    ^gImb`<6-  
     IT|CfQ [D  
    X,~C&#  
    5.设计方案 AsOI`@FV  
    ,*US) &x  
    t|%ul6{gz  
    • 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）。 |EunDb[Y  
    • 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）。 R}FN6cH  
    3V]a "C   
    E:AXnnGKO  
     >b0}X)Z+U  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ="4)!  
     `KN{0<Ne  
    q_bB/   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 wuCODz@~  
    • 用户必须输入所需的信息 ,O(uuq  
    - 入射场 kmwFw>#  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） nM#\4Q[}Jh  
    - 系统参数 lU maNZ  
    - 制造条件 hdzaU&w  
    G8VWx&RE  
     L-yC'C  
    *P>F# ~X  
    7.设计过程 <>cajQ@  
    cVN|5Y   
    H|]Q;,C  
    I~,*Rgv/Z  
    (Q&Z/Fe  
    70@:!HI]  
    4?`7XJ0a  
    设计和优化过程由两步完成： q-'zZ#  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 tP3Upw"U  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 raCxHY  
     @L0.Z1 ).  
    8.系统模拟 *:iFhKFU  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _ . _'\  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 $ |AxQQ%f  
    • 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。 h1xYQF_`Z  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 TeHR,GB  
    F{v+z8nW  
     lq74Fz&(  
    o}BaZ|iZ2  
    9. 初始几何光学设计的结果 WE\V<MGS/  
    +NQw ^!0qy  
    rR xqV?>n!  
    ,xGkE7=5  
    o4xZaF4+  
    感兴趣的优化函数 >Gkkr{s9  
    • 效率满足（>95%） "Mth<%i  
    • 信噪比不满足（<30db） /J^yOR9  
    • 杂散光不满足（>5% =73wngw  
     7C=t19&R'  
    Tw$lakw  
    rxO|k0x^C  
    9i n&\  
    10. 后续IFTA优化后的结果 N G4wtDa  
           *x$\5;A  
    P:=3;d{v  
    "!2Fy-Y  
     }2}hH0R  
    h/d&P  
    感兴趣的优化函数 J*.qiUAgW  
    • 效率满足（>95%）  vO 3fAB  
    • 信噪比满足（<30db） AkGCIn3  
    • 杂散光满足（<5%） vI4St;  
    ;sDFTKf  
    11.总结 w _n)*he)z  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。  QHOem=B  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 P7Kp*He)  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 C]82Mt  
    • 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。 _rOKif?5  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 bPWIf*3#  
    Y<l{DmrsA  
     qm2  
    QQ：2987619807 uk16  
     
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