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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/  
     pq/ FLYiv  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Zi[{\7a  
    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。 qaCi)f!Dl  
    |!jYv'%  
    2．模拟任务 ZNL;8sI?>  
    0-;DN:>  
    mVc'%cPaw  
    DOE： zm;*:]S  
    相位型衍射 ?<>,XyY  
    光束整形器 S*2L4Uj`|  
    直径：2mmx2mm z[0LU]b<  
    形状：圆形 E :'  
    相位级次：16     d[P>jl%7  
    wB1-|= K1  
    !}Woo$#ND  
    3.建模任务：入射光场 WwCK  K  
    E7Gi6w~\  
    &kXGWp  
    高斯准直激光光束的光束参数 Oo3qiw  
    "c! oOaA  
    • 波长：632.8nm &2<&X( )  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm fY,@2VxyfA  
    Hb@G*L$  
    eaYkYuS/  
     &4[#_(pk  
    4.建模任务：期望输出光场 }LHT#{+ x  
    C>k;MvqO  
    Je4.9?Ch  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: (to/9OrG  
    *$4A|EA V  
    • FWHM-直径：0.5mm mER8> <  
    • 边缘宽度：50um :xAe<Pq  
    • 效率：>95% ]U^d1&k  
    • 信噪比（SNR）：>30dB E |GK3/  
    • 杂散光：<5% b*6c. o  
    Q'Q72Fg  
     3wa<,^kqy  
    c=jI.=mi3  
    5.设计方案 *k@0:a(>  
    -UD~>s  
    M|Lw`?T  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ]` &[Se d  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 H[_uVv;}6  
    s:m<(8WRw  
    {Y@-*pL]  
     ^]sMy7X0IK  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 kb}]sj  
     nX.sh  
    }Nd`;d  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 0imqj7L  
    • 用户必须输入所需的信息 ~d#;r5>  
    - 入射场 t\|K"  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） W_f"Gk  
    - 系统参数 :zn ?<(sQ  
    - 制造条件 C}8e<[} )  
    q$u\ q.  
     OCOO02Wq1  
    (61twutC  
    7.设计过程 xn x1`|1u  
    cJ(zidf_$  
    2t`9_zqLw  
    1UA~J|&gi^  
    5(MZ%-~l  
    SU#P.y18%  
    ?C>VB+X}y  
    设计和优化过程由两步完成： h7W%}6Cqkw  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 lJ>QTZH!wW  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 l"pz )$eE  
     A*26'  
    8.系统模拟 X5oW[  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 T.m)c%]^/  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 p`l[cVQ<  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 d`],l\o C  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ^* /v,+01f  
    B 1ZHV^  
     divZJc  
     eS@!\H x  
    9. 初始几何光学设计的结果 zs]/Y2  
    3NxaOO`  
    E[Ws} n.  
    MCrO]N($b  
    }$k`[ivBx(  
    感兴趣的优化函数 SeJFZ0p  
    • 效率满足（>95%） 6`5 @E\"E  
    • 信噪比不满足（<30db） t ]I(98pY  
    • 杂散光不满足（>5% I9G*iu=U   
     \|>`z,;  
    n.qxxzEN  
    &F*QYz[  
    e'?d oP  
    10. 后续IFTA优化后的结果 \F+o=  
           QVRokI`BF  
    ]{6yS9_tuI  
    ~G ^}2#5  
     T# _n-b>  
    ESf7b `tS  
    感兴趣的优化函数 .]ZuG  
    • 效率满足（>95%） {7~ $$AR(  
    • 信噪比满足（<30db） Jx ;"a\KD  
    • 杂散光满足（<5%） Md?bAMnG+}  
    16> >4U:Y  
    11.总结 *I1W+W`G  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 pA,EUh| H  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 >0+|0ba  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 A"3&EuvU  
    • 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。 yjFQk,A  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 $\@ V4  
    Q]g4gj  
     >]Yha}6h  
    QQ：2987619807 #IrP"j^  
     
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