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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 e"O c  
     a*(,ydF|L  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 O=E?m=FR"  
    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。 QDdH5EfY  
    x>TIQU=\  
    2．模拟任务 &=S<StH  
    3F ]30  
    BDiN*.w5  
    DOE： D(&XmC[\Y  
    相位型衍射 NA;OT7X[  
    光束整形器 J,Rp&tavt:  
    直径：2mmx2mm xh`4s  
    形状：圆形 .:/[%q{k  
    相位级次：16     [wv;CUmgc  
    &cHA xker  
    d;FOmo4  
    3.建模任务：入射光场 &~{0@/  
    }u?DK,R  
    wMvAm%}+  
    高斯准直激光光束的光束参数 V3v/h V:  
    >%1mx\y^  
    • 波长：632.8nm wx[Y2lUh6  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Zv&<r+<g  
    }$X/HK  
    *1`q x+1  
     gO%o A} !i  
    4.建模任务：期望输出光场 eB2a1<S&@  
    ~;/}D0k$x  
    /n-!dXi  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: G{]tB w  
    /k^!hI"4c  
    • FWHM-直径：0.5mm X-k$6}D  
    • 边缘宽度：50um 'gv ~M_  
    • 效率：>95% B6J <  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Ce`#J6lT  
    • 杂散光：<5% @aY>pr5!  
    *wp>a?sG\  
     N4rDe]JnPR  
    ZZ2vdy38  
    5.设计方案 2qpUUo f  
    n}L Jt  
    k.<OO  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 + C'<*  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 zr@H Yl  
    D&*'|}RZ  
    B x-"<^<  
     Zg=jDPt}  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 |{V@t1`  
     Yc p<N>)  
    P={8qln,X  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 =QS%D*.|D  
    • 用户必须输入所需的信息 f=paa/k0  
    - 入射场 O 4C}]E  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） K'U8ft*_  
    - 系统参数 n7VQi+i'  
    - 制造条件 u{8:VX  
    hOj(*7__  
     'y%*W:O  
    " 3tk"#.#  
    7.设计过程 y134m  
    cH6<'W{*  
    =O?? W8u  
    0x,NMS  
    iCIU'yI  
    *IQQsfL)  
    U#g ,XJ  
    设计和优化过程由两步完成： Jk} Dj0o  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 |3P dlIbO  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 &`I7aP|  
     ]=]fIKd  
    8.系统模拟 U0@Qc}y  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 R "qt}4m  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 /pQUu(~h_  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ;5&=I|xqe  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 "@(Sw>*o  
    b*TQKYT  
     ('1]f?:M  
    RYZM_@ 5$t  
    9. 初始几何光学设计的结果 jX&/ e'B  
    bx:j`5Uj`  
    cP^c}e*;NS  
    W *~[KdgC  
    ]/[$3rPwZ  
    感兴趣的优化函数 c"oJcp  
    • 效率满足（>95%） -9; XNp  
    • 信噪比不满足（<30db） E~ +g6YlT  
    • 杂散光不满足（>5% 1~y\MD*-j  
     e'T|5I0K  
    h@jk3J9^  
    B\\M%!a>  
    &f-x+y  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Xk`'m[  
           D]?yGI_  
    _g%,/y 9y  
    s[Whg!2~  
     >)bn #5  
    ,'%*z  
    感兴趣的优化函数 #'8'5b  
    • 效率满足（>95%） cv"Bhql  
    • 信噪比满足（<30db） 5 51p* B2  
    • 杂散光满足（<5%） \[L|  
    j5!pS xOC  
    11.总结 NX8. \Pf#  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 yVt8QF!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Odr<fvV,>  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 AHet,N  
    • 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。 ]ASTw(4  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 6r)B|~,OA  
    _Lgi5B%   
     i|!W;2KL5  
    QQ：2987619807 KZ 4G"  
     
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