此案例演示了設(shè)計(jì)和優(yōu)化衍射光學(xué)元件的（DOE）作為光擴(kuò)散器，來生成矩形高帽圖樣。
1.建模任務(wù)
DOE：擴(kuò)散器
直徑：1.4mm X 1.4mm
相位等級：2
像素尺寸：>1um
2.照明光束參數(shù)
波長：632.8nmm
激光光束直徑（1/e2）：700um
3.期望輸出場參數(shù)
• 直徑：1°
• 分辨率：≤0.03°
• 效率：>70%
• 雜散光：<20%
4.設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法
• VirtualLab Fusion可以使用不同的設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法。
• 對于此案例，迭代傅里葉變換算法（IFTA）用于設(shè)計(jì)和優(yōu)化（DOE）期望的衍射光學(xué)元件。
5.配置方法
你可以
• 使用輔助會話編輯器，進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)置并且配置優(yōu)化和設(shè)計(jì)文檔。
• 或手動進(jìn)行一切配置（更高級的方法）。
通過點(diǎn)擊Start→Diffractive Optics→Regular Shape Diffuser 看可以打開會話編輯器的開開始頁面。如下圖所示。
6.設(shè)置輸入光束參數(shù)
腰束和發(fā)散角的定義：1/e2 Waist Diameter，Divergence Full Angle。
設(shè)置波長為632.8nm，腰束直徑為700um。
7.光學(xué)系統(tǒng)
選擇光學(xué)系統(tǒng)為角譜（Angular Spectrum）。
光學(xué)系統(tǒng)周圍介質(zhì)默認(rèn)為空氣。
8.期望輸出場設(shè)置
維度設(shè)置為二維高帽（2D Top Hat），高帽（Top Hat）形狀設(shè)置為矩形（Rectangular Shape）。
9.參數(shù)確認(rèn)過程中的提示
• 指定要創(chuàng)建光圖樣的期望光學(xué)分辨率。
• VirtualLab Fusion給出了一些有用的建議。
• 考慮到在相干照明下，光圖案由散斑組成。為了獲得清晰的期望光圖案，散斑尺寸應(yīng)該小于光圖案的最小細(xì)節(jié)。
• 散斑大小由分辨率影響，但不能任意控制。
10.警告
出現(xiàn)以下情況，會出現(xiàn)紅色警告信息：
• 通告指定的光學(xué)系統(tǒng)，不能達(dá)到期望的分辨率。
• 光學(xué)系統(tǒng)將創(chuàng)建離散點(diǎn)，而不是散斑圖。
• 光學(xué)系統(tǒng)或指定分辨率并不能實(shí)現(xiàn)光圖案所有的細(xì)節(jié)。
單擊Optimize Resolution按鈕來幫忙調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)。
11. 幫助改變參數(shù)
• 這個(gè)對話框會顯示分辨率是否適合典型的擴(kuò)散器設(shè)計(jì)。
• 此處顯示設(shè)置沒有任何問題。
• 另外，通過這個(gè)工具，VirtualLab Fusion提供了某些確定選項(xiàng)以對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到一個(gè)最佳的激光光束直徑和分辨比。
12.DOE透過率函數(shù)參數(shù)
• 自動計(jì)算擴(kuò)散器透過率函數(shù)的像素大小和周期。
• 像素尺寸增量（Pixel Size Increment），指的是使用機(jī)器進(jìn)行擴(kuò)散器加工時(shí)像素尺寸可以改變的步尺寸以及定位精度。
• 專業(yè)用戶可能設(shè)置一個(gè)自定義像素尺寸。
13.設(shè)計(jì)和優(yōu)化擴(kuò)散器透過率函數(shù)
• 優(yōu)化過的透過率函數(shù)典型的相位分布數(shù)據(jù)視圖（在視圖欄點(diǎn)擊φ）。
• 由于衍射擴(kuò)散器的優(yōu)化始于隨機(jī)相位，不同的優(yōu)化過程會產(chǎn)生不同的透過率相位函數(shù)
14. 光路圖（LPD）的系統(tǒng)分析
15.總結(jié)
VirtualLab Fusion提供易于使用的工具來設(shè)計(jì)和優(yōu)化衍射光擴(kuò)散器元件來生成矩形（擴(kuò)散線或Top Hats）和任意光圖樣。
輔助設(shè)計(jì)步驟也使在衍射光學(xué)方面無經(jīng)驗(yàn)的光學(xué)工程師完成衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)。
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