這類器件通常用于激光等設備中的單色光，并針對特定的波長和衍射角進行設計。 衍射分束器的仿真 衍射光束整形器 衍射光束整形器會改變具有高斯強度分布的激光光束的相位分布和強度，也就是說，光束的亮度在中心最強，向邊緣平滑遞減，呈現出曲線分布。衍射光束整形器可調控輸入光束的特性，以改變輸出光束的形狀。輸出光束通常為環形或矩形，但也可以獲得其他光束幾何結構輪廓。

有輸入光； 有設計好的相位圖； 有DOE器件； 有傳播距離； 有目標觀察面； 最后還有一個明確的問題：到底有沒有實現分束？如果你把這個案例吃透了，后面不管你做的是二維點陣、平頂光斑、特殊圖形投影，還是更復雜的光束整形，基本邏輯都是通的。

比如在激光整形中，你需要知道目標面上的光斑是不是均勻；在顯微物鏡分析中，你需要知道焦區三維場分布；在DOE或SLM設計中，你需要知道不同衍射級次如何疊加；在高數值孔徑系統中，你甚至還要考慮非傍軸條件下的矢量效應。所有這些，都離不開合理的傳播算法。 所謂場追跡，可以簡單理解為：不再只關心一束光“走到哪里”，而是關心它在傳播過程中振幅、相位、偏振和空間頻譜如何變化。

論文中提到的GS算法、混合遺傳迭代爬山算法等，均可在專業設計工具中實現集成應用： 仿真流程：輸入入射與目標輸出光場參數，依托論文相關傅里葉變換理論，通過專業設計工具調用對應迭代算法，優化DOE相位分布并仿真對比不同算法的整形效果。

第一章 相位：光場中承載物理信息的核心維度 1.1 光場的完整描述：振幅與相位 光是電磁波。要完整描述一束光的傳播狀態，需要兩個相互關聯的量：振幅和相位。 振幅決定了光的強度——我們日常看到的所有圖像，記錄的都只是強度的空間分布。無論是人眼視網膜、CMOS傳感器還是CCD，本質上都是“光強探測器”——光子打在像素上，產生電子，輸出灰度值。振幅信息，就這樣被忠實地記錄下來。

[21] 2.4 三類工具的協同：從“光傳輸”到“光編碼” 自由曲面光學負責宏觀波前整形，液體透鏡負責動態調焦，超構表面負責像素級的頻譜和偏振編碼。三者的協同標志著光學系統設計理念的根本轉變——從追求“完美成像”的光傳輸管道，轉向主動編碼光場信息的光預處理單元。進入傳感器的不是原始光強分布，而是經過精心編碼的多維特征圖譜。

7.3.2 設計一個線性擴散器以生成線性聚焦光場 300 7.4 應用單元陣列結構實現光束整形 307 7.4.1 應用棱鏡/光柵/反射鏡單元陣列對白光進行整形 307

通過Programmable Function定義軸錐鏡參數和透鏡參數 搭建好的光路圖如圖3所示，光源為0.5mm，532nm高斯光束，經過整形系統后形成中空瓶束，放置在特定位置的探測器可以獲得此處的橫向光場分布 圖3. 光路圖 圖4展示了分別位于30mm和100mm處的光斑。可以看到在30mm處為貝塞爾光束，而在100mm處為環形光束，整體構成了3D的中空瓶束。

模式像散轉換器VirtualLab Fusion光線追跡結果 場追跡的結果如圖8所示：可以看到將3階渦旋光轉換成了傾斜像散厄米高斯光束 圖8. 光源分布（左）和模式像散轉換器VirtualLab Fusion場追跡結果（右）

由于它能靈活控制波前，因此在光束整形方面有著廣泛的應用前景。 前言 binary/surface 命令能夠將任意分布的光場轉化為二元光學器件的面形。