设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽
1.简介这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。
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。
2．模拟任务
DOE：
相位型衍射
光束整形器
直径：2mmx2mm
形状：圆形
相位级次：16
3.建模任务：入射光场
高斯准直激光光束的光束参数
• 波长：632.8nm
• 激光光束直径（1/e2）：1mm
4.建模任务：期望输出光场
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）:
• FWHM-直径：0.5mm
• 边缘宽度：50um
• 效率：>95%
• 信噪比（SNR）：>30dB
• 杂散光：<5%
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5.设计方案
• 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）。
• 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）。
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6. 衍射光束整形器会话编辑器
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。
• 用户必须输入所需的信息
- 入射场
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP）
- 系统参数
- 制造条件
http://www.infotek.com.cn/uploads/allimg/170425/1-1F425114055362.png
7.设计过程
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设计和优化过程由两步完成：
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。
8.系统模拟
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
• 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。
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。
9. 初始几何光学设计的结果
感兴趣的优化函数
• 效率满足（>95%）
• 信噪比不满足（<30db）
• 杂散光不满足（>5%
10. 后续IFTA优化后的结果
感兴趣的优化函数
• 效率满足（>95%）
• 信噪比满足（<30db）
• 杂散光满足（<5%）
11.总结
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。
• 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。
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。
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