1.簡介
這個示例演示了一個典型的光束整形的任務(wù)。
展示了可能的期望需求，設(shè)計，優(yōu)化和一個能夠生成無散斑高帽的衍射光學(xué)元件(DOE)的相位透過率函數(shù)的分析。
2．模擬任務(wù)
DOE：
相位型衍射
光束整形器
直徑：2mmx2mm
形狀：圓形
相位級次：16
3.建模任務(wù)：入射光場
高斯準直激光光束的光束參數(shù)
• 波長：632.8nm
• 激光光束直徑（1/e2）：1mm
4.建模任務(wù)：期望輸出光場
期望輸出場的參數(shù)=設(shè)計目標圖樣（DTP）:
• FWHM-直徑：0.5mm
• 邊緣寬度：50um
• 效率：>95%
• 信噪比（SNR）：>30dB
• 雜散光：<5%
5.設(shè)計方案
• VirtualLab Fusion的衍射光學(xué)工具箱提供不同的輔助會話的編輯器來設(shè)計光操控元件-主要是衍射光學(xué)元件（DOEs）。
• 對于當前案例，我們使用衍射光束整形器會話編輯器（Diffractive Beam Shaper session editor）。
6. 衍射光束整形器會話編輯器
• 會話編輯幫助配置實際的設(shè)計和優(yōu)化文檔。
• 用戶必須輸入所需的信息
- 入射場
- 期望的輸出場=設(shè)計目標圖樣（DTP）
- 系統(tǒng)參數(shù)
- 制造條件
7.設(shè)計過程
設(shè)計和優(yōu)化過程由兩步完成：
1. 基于幾何光學(xué)進行一個初始的設(shè)計。
2. 基于迭代傅里葉傳輸算法（IFTA）進行后續(xù)的優(yōu)化。
8.系統(tǒng)模擬
• 設(shè)計和優(yōu)化后，IFTA文檔可以計算感興趣的優(yōu)化函數(shù)。
• 同時可以生成相應(yīng)光路圖以用于整個系統(tǒng)的評估。
• 可以通過光路編輯器（Light Path Editor）的工具（Tools）按鈕將這個衍射光學(xué)工具箱光路圖（Diffractive Optics Toolbox LPD）轉(zhuǎn)換成基本工具箱中的光路圖以用于進一步的評估，如下圖所示。
• 然后用戶可以任意修改系統(tǒng)，來進行進一步的分析。
9. 初始幾何光學(xué)設(shè)計的結(jié)果
感興趣的優(yōu)化函數(shù)
• 效率滿足（>95%）
• 信噪比不滿足（<30db）
• 雜散光不滿足（>5%
10. 后續(xù)IFTA優(yōu)化后的結(jié)果
感興趣的優(yōu)化函數(shù)
• 效率滿足（>95%）
• 信噪比滿足（<30db）
• 雜散光滿足（<5%）
11.總結(jié)
• VirtualLab Fusion允許設(shè)計，優(yōu)化和分析衍射光束整形器。
• 用戶可以使用輔助會話編輯器或者手動配置所有參數(shù)。
• 可以生成任意二維場分布，通常是高帽或線。
• 制造約束例如高度級的離散數(shù)量或者矩形像素可以包含在優(yōu)化中。
• VirtualLab提供了一個結(jié)構(gòu)設(shè)計編輯器以用于加工數(shù)據(jù)導(dǎo)出。
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