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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 ()?83Xj[c  
     Wq1 jTIQ  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 yQ N{)rv  
    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。 KddCR&  
    "U-jZ5o"  
    2．模拟任务 yEI@^8]s  
    Ct w<-'  
    '6 F-%  
    DOE： }Ze*/ p-  
    相位型衍射 Oti*"dV\::  
    光束整形器 Zob/H+]  
    直径：2mmx2mm tO3R&"{  
    形状：圆形 F`QViZ'n>#  
    相位级次：16     k_=yb^6[U  
    - |g"q|  
    WI/tWj0  
    3.建模任务：入射光场 TB! I  
    4?'vP'  
    1 &9|~">{C  
    高斯准直激光光束的光束参数 _xp8*2~-  
    w31Ox1>s  
    • 波长：632.8nm 1*TbgxS~W  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 6(f 'P_*  
    .+/d08]  
    GT&}Burl/n  
     c0gVW~I1  
    4.建模任务：期望输出光场 #4msBax4  
    U\Wo&giP[  
    #_wq#rF  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :eVZ5?F  
    ){5Nod{}a  
    • FWHM-直径：0.5mm LKu\Mh|  
    • 边缘宽度：50um AAevN3a#nI  
    • 效率：>95% :hX[8u  
    • 信噪比（SNR）：>30dB TmQIpeych  
    • 杂散光：<5% l}))vf=i  
    GkIY2PD  
     Hsf::K x  
    $Iwvecn?I  
    5.设计方案 ixd sz\<  
    JNfL jfE)<  
    5 8bW  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 (90/,@6 6l  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 D0r viO  
    y>P+"Z.K%}  
    I+8n;I)]X  
     50^ux:Uv+N  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 * j%x  
     >X*tMhcb  
    >.iF,[.[F<  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 M6)  G_-  
    • 用户必须输入所需的信息 j~Aq-8R=  
    - 入射场 h+FM?ct6}  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） <1D|TrP  
    - 系统参数 sS>b}u+v#!  
    - 制造条件 A9$x8x*Lt  
    *VZ|Idp  
     /,Xl8<~#  
    &]nx^C8V;  
    7.设计过程 c{1;x)L  
    K3yQ0k |  
    .,bpFcQ  
    CJ IuMsZ  
    #).$o~1ht!  
    k6(7G@@}  
    P!eo#b^S  
    设计和优化过程由两步完成： oN7SmP_  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 2r, c{Ah@D  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 #Iw(+%D  
     4<y   
    8.系统模拟 mlnF,+s  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 3 jZMXEG)  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 k?+ 7%A]  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 R6+)&:Ab{R  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #S}orWj  
    53HA6:Q[  
     i(}Pr A  
    b3ohTmy4(  
    9. 初始几何光学设计的结果 kA:mB;:  
    <^5!]8*O  
    #,%bW[L<N  
    !+GYu;_  
    2Y vr|] \8  
    感兴趣的优化函数 G{U#9   
    • 效率满足（>95%） )^>LnQ_u  
    • 信噪比不满足（<30db） AUnfhk@$  
    • 杂散光不满足（>5% cq1 5@a mX  
     ujU,O%.n  
    Pq;OShU_  
    8 #_pkVQw:  
    z 6:Wh  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Pe`(9&iT.  
           ;qshd'?*  
    9LDv?kYr  
    d54iZ`  
     Ep7MU&O0iK  
    rq+_ [!  
    感兴趣的优化函数 8Zr;n`~  
    • 效率满足（>95%） &@0~]\,D7  
    • 信噪比满足（<30db） "r9Rr_, >  
    • 杂散光满足（<5%） 82r8K|L.<y  
    a3@E`Z  
    11.总结 Q Be6\oq  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 NXW*{b  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。  WR;1  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 !nvwRQ  
    • 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。 Y t(D  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。  ;Shu  
    Q+:y  
     VoU8I ~  
    QQ：2987619807 5 \mRH  
     
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