此應用案例演示了通過使用一個位圖文件來設計一個衍射光學元件（DOE）以用于光擴散器來生成一個光圖案。

 

1.建模任務

 

 

2.照明光束參數

?波長：532nm

?激光光束直徑（1/e2）：500um

 

3.期望輸出場參數

?位圖文件：DO.003_Diffuser_for_2D_Light_Mark_01.BMP

?圖樣直徑：40mm X 40mm

?效率：>60%

?雜散光：≤10%

?分辨率：200um X 200um

 

4.設計和優化方法

?VirtualLab提供了不同的設計和優化方法。

?對于此案例，應用了迭代傅里葉變換算法（IFTA）來設計和優化期望的衍射光學元件（DOE）。

 

5.設計擴散器

 

點擊Start→Diffractive Optics→Pattern Generating Diffuser進入擴散器設計起始界面。

 

 

6.設置輸入光束參數

 

選擇腰束和發散角的定義方式為1/e2 Waist Diameter ,Divergence Full Angle

 

7.設置輸入光束波長為532nm，腰束直徑為500um。

 

8.光學系統設置：選擇1f光學系統，f=250mm

 

 

9.期望輸出場參數設置

 

你可以

?使用輔助會話編輯器來設置光學系統并且配置優化和設計文檔

?或手動進行所有設計（更高級的）。

 

同樣地，你可以看到會話編輯器頁面，由位圖文件指定設計目標圖樣（DTP）。

 

10. 指定參數過程中的提示信息

?創建指定光圖樣的期望光學分辨率。

?考慮到入射光為相干光，光圖案由一系列散斑組成。為了清楚地解析光圖案，散斑應小于光圖案最小的細節。

?期望的分辨率是用于控制散斑直徑。

 

11.警告

 

有以下情況，將會出現紅色警告消息：

?期望的分辨率無法由指定的光學系統實現。

?光學系統將創建離散點，而不是散斑圖。

?不是所有的期望光圖樣細節都可以由光學系統或指定的分辨率解析。

 

單擊Optimize Resolution按鈕，以幫助調整系統參數。

12.參數改變幫助界面

?通過這個工具，VirtualLab Fusion提供特定的參數調整選項來實現一個最佳的激光光束直徑比和分辨率。

?用戶在這里可以選擇需要調整的參數。可以在焦距、輸入激光光束直徑和分辨率（Focal Length, Input Laser Beam Diameter and Resolution）中選擇其一。

 

13.其他設置

輸出場直徑設置（自動設置或者手動設置）

選擇相應的優化函數

衍射光學元件孔徑參數設置（自動或手動）

衍射光學元件相位階次設置（4階）

衍射光學元件最小像素尺寸設置

 

14. 預設IFTA優化文檔：設計

 

?完成輔助會話編輯器設置之后，基于迭代傅里葉變換算法（IFTA）彈出一個預設計和優化文檔。

?設計（Design）頁面允許指定每個優化步驟的迭代次數。

?點擊Start Design按鈕開始優化設計。

?如果沒有進一步改善，SNR Optimization for Quantized Transmission（量化透過率的信噪比優化）步驟將自動停止。

 

15.擴散器優化

 

 

?為了檢查設計擴散器透過率函數，優化之后，點擊Show按鈕。

 

16.優化的傳輸

?對于phase-only透過率函數，必須通過查看相位來觀察設計。

?由于衍射擴散器的優化始于隨機相位，不同的優化會生成不同的透過率相位函數。

 

 

17.擴散器分析：優化函數

?分析（Analysis）頁面允許計算最后的價值函數。

 

18.擴散器系統分析

 

進行模擬

 

 

 

19.設計和模擬結果

 

   

20.結論

?VirtualLab Fusion提供易于使用的工具來設計和優化衍射光擴散器元件來生成規律和任意光圖樣。

?輔助設計步驟能夠讓無經驗的設計者順利的完成衍射元件的設計。

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