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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 ;DRTQn`m  
     $A\m>*@  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 q`|CrOzO  
    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。 Tp%(I"H'_;  
    =H]F`[B=  
    2．模拟任务  :S %lv  
    }k$4/7ri  
    FcbM7/  
    DOE： m@xi0t  
    相位型衍射 e,1u  
    光束整形器 zzpZ19"`1  
    直径：2mmx2mm **_&i!dtL  
    形状：圆形 h\[\\m O  
    相位级次：16     !%L,* '  
    LwJ0  
    l3i,K^YL  
    3.建模任务：入射光场 j#A%q"]8  
    m7]hJ,0  
    >%b\yl%0  
    高斯准直激光光束的光束参数 g;p)n  
    |lQ;ALH!  
    • 波长：632.8nm 'w/qcD-  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm [ .yJV`  
    M7}Q=q\9  
    ~XM[>M\qB  
     T8J4C=?/  
    4.建模任务：期望输出光场 _cqy`p@"  
    Rhgj&4  
    5OLQw(E  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: q ojXrSb"y  
    x!TZ0fq0  
    • FWHM-直径：0.5mm ]Tp U"JD  
    • 边缘宽度：50um dJ3IUe  
    • 效率：>95% ~9o6 W",  
    • 信噪比（SNR）：>30dB U5ZX78>a  
    • 杂散光：<5% %n?vJ#aX%  
    [IX+M#mf  
     z5cYyx r>  
    R'K/t|MC  
    5.设计方案 lP<I|O=z  
    3x*z\VJ  
    XJ\hd,R   
    • 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）。 6Z:YT&,f  
    • 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）。 :KE/!]z  
    u:P~j  
    l[h'6+o  
     M].8HwC+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 |hzT;  
      !rL<5L  
    dbGgD=}o  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 >>'C :7+Y  
    • 用户必须输入所需的信息 -E>)j\{PX7  
    - 入射场 [[L-j q.'  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） |Fln8wB  
    - 系统参数 wrv5V M}  
    - 制造条件 X)Gp7k1w  
    ? 5|/ C  
     eD#XDK  
    _^!vCa7f  
    7.设计过程 $~u.Wq  
    4iX-(ir,  
    = 7/-i  
    0{rx.C7|  
    j~av\SCU*  
    F@W*\3)  
    S3 \jcgrS  
    设计和优化过程由两步完成： 7XAvd-  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 f05d ;  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 E%pz9gcSx  
     mV\$q@sII  
    8.系统模拟 D!3{gV#  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ]r"Yqv3  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 a-0cN 9  
    • 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。 m#@_8_ M  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 c[(Pg%  
    3(_!`0#F%  
     !q /5yEJ>h  
    6].:.b\qQc  
    9. 初始几何光学设计的结果 $Xf(^K  
    1"E\C/c  
    KFhG(   
    F8mC?fbK9  
    4br6$  
    感兴趣的优化函数 d]B= *7]  
    • 效率满足（>95%） )2j:z#'>  
    • 信噪比不满足（<30db）  W'/>et  
    • 杂散光不满足（>5% aC\4}i<  
     ?Myh 7  
    pM$ @m]  
    2<6j1D^jM  
    5w3Fqu>39?  
    10. 后续IFTA优化后的结果 sBW3{uK  
           9YKDguG  
    X0i3_RVa  
    @EZ>f5IO+  
     d<T%`:s<  
    R } %8s*  
    感兴趣的优化函数 0D3OE.$0  
    • 效率满足（>95%） 3E|;r _; 8  
    • 信噪比满足（<30db） UzQ$B>f  
    • 杂散光满足（<5%） ~ =.CTm]vf  
    qo;)X0 N  
    11.总结 Mtp%co)f  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Q<=Y  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 VXC4%  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 "'{OIP  
    • 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。 CT"Fk'B'  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 h|W%4|]R)  
    x:-`o_Q*i  
     ixI:@#5wY  
    QQ：2987619807 [thboP.?  
     
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