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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 ViyG%Sm  
     wl%ysM| x  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 n $N M  
    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。 <mki@{;|  
    V~#5^PF{  
    2．模拟任务 v(R^LqE  
    +|b#|>6  
    K|\0jd)N  
    DOE： Gh.?6kuh  
    相位型衍射 ^7ID |uMr  
    光束整形器 $L( ,lB  
    直径：2mmx2mm o/ 51 RH  
    形状：圆形 Ek_&E7  
    相位级次：16     !<=(/4o&P  
    {`k&Q +gY  
    k"%JyO8Y  
    3.建模任务：入射光场 =w;-4  
    N.+A-[7,W  
    Ct?xTFb  
    高斯准直激光光束的光束参数 j@#RfVx  
    Sh5)36  
    • 波长：632.8nm Vt \g9-[  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm -hfkF+=U'  
    !-n* ]C  
    <+r~?X_  
     RTvOaZ  
    4.建模任务：期望输出光场 +~YoP>  
    )(yaX  
    2"|7 YI  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }@jJv||  
    J E5qR2VA  
    • FWHM-直径：0.5mm }+MA*v[06  
    • 边缘宽度：50um O(-6Zqk8Q  
    • 效率：>95% b@=H$"  
    • 信噪比（SNR）：>30dB z79oj\&[  
    • 杂散光：<5% tUZfQ  
    pO fw *lD  
     +:jv )4^O  
    +A1*e+/b\  
    5.设计方案 K$GQc"  
    /qwY/^  
    [>_zV.X  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 _qk&W_u  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 iD%a;]  
    DWx;cP8[  
    IO7gq+  
     (4RtoYWW  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 uit.r^8l  
     q9VBK(,X  
    G#f3 WpD  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 7rbw_m`12-  
    • 用户必须输入所需的信息 K?e16;   
    - 入射场 %dr*dA'  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） fWWB]h  
    - 系统参数 3LJ\y  
    - 制造条件 .X(qs1  
    Khv}q.)F  
     C2zKt/)A  
    M&q~e@P  
    7.设计过程 `-cw[@uD  
    E@)'Z6r1  
    AY"wEyNU  
    UUbO\_&y  
    _I3"35a  
    9m_~Zs}Z  
    khT[  
    设计和优化过程由两步完成： (E,[Ad,$  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 9mn~57`y  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 f-H"|9  
     =+?OsH v  
    8.系统模拟 -vc$I=b;  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 &;r'JIp  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 LH @B\ mS  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 m :~y:.  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 7F]Hq  
    ZdY$NpR,  
     8KkN "4'  
    u0)9IZxc  
    9. 初始几何光学设计的结果 H"Hl~~U  
    &w`Ho)P  
    E;'{qp  
    7B5b +  
    ,!,M'<?"  
    感兴趣的优化函数 u#y)+A2&!  
    • 效率满足（>95%） r}Gku0Hu_E  
    • 信噪比不满足（<30db） m J$[X  
    • 杂散光不满足（>5% {%P 2.:  
     *wd=&Z^19  
    #4"eQ*.*"  
    x;} 25A|  
    :J x%K  
    10. 后续IFTA优化后的结果 xC0y2+)|  
           (n2_HePE  
    T$<'ZC  
    HFF rS%  
     8r@GoG>  
    P\{s C6E  
    感兴趣的优化函数 7PUy`H,&  
    • 效率满足（>95%） s`[V{1m,  
    • 信噪比满足（<30db） z?kE((Ey  
    • 杂散光满足（<5%） Qgf|obrEi6  
    t,0}}9%?  
    11.总结 +;pw^QB  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 (Nd)$Oq[4  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 dN:^RCFzS  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 iyUnxqP  
    • 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。 Z0'LD<  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 \`2EfYJ{  
    iYw1{U  
     K&gE4;>  
    QQ：2987619807 [TqX"@4NS  
     
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