案例307.01：用于圆形高帽整形的折射光束整形元件的参数优化

这个案例说明了通过折射光束整形编辑器设置一个光束整形系统。所得到的系统可以通过VirtualLabTM的参数优化来提升整个系统的性能。

关键词：参数优化，透镜系统，光束整形，高帽，折射光束整形元件

所需工具箱：基本工具箱

相关应用：101.01，100.01，284.01

相关教程和技术说明：Tutorial101.01,TN.021

建模任务

系统建立会话编辑
 

折射光束整形编辑器帮助建立一个标准的光束整形系统。需要定义入射光束参数、光学结构参数和输出场参数。编辑器中所有参数被储存在文件“Scenario_307.01_Refractive_Top_Hat_Beam_Shaper_1”中。
 

会话编辑器产生一个光学流程图，其中包括一个高斯平面光源，一个光学界面序列元件用于光束整形器的建模，另外还有一个衍射光学优化函数探测器用于分析所产生的高帽质量。
 

对话编辑器通过几何光学分析方法计算整形器表面面形。优化函数：SNR：22dB；效率：90%。SNR比较低，因为高帽的边缘宽度比较小。
 

参数优化器可以提升高帽的SNR。特别的，它可以减小高帽的边缘宽度，这是因为基于场追迹技术允许考虑衍射，干涉和像差。

优化文件被储存在文件“Scenario_307.01_Refractive_Top_Hat_Beam_Shaper_2”中。
 

参数优化器需要在效率和SNR之间转换。因为效率很好时，对在通用优化函数中的SNR的冲击会增加。
 

下山单一算法被用来局部优化。
 

优化后的高帽质量：SNR：39Db,效率：91%。SNR显著增加。
 

优化后的光路流程图存储在“Scenario_307.01_Refractive_Top_Hat_Beam_Shaper_3”中。高帽靠近光轴的部分中仍然包含少量的一致性错误，因为整个高帽面形都参与优化。第二衍射光学优化函数探测器用来计算高帽中心区域的一致性错误，这样可以进一步提高光束质量，并在整形和靠近光轴处的一致性错误之间找到一种折中的办法。

结论：

VirtualLabTM允许折射光束整形系统的参数优化。

模拟和优化考虑了衍射，干涉和像差效应。

信噪比和转化效率优化函数能够被用于评估系统质量。

QQ：2284816954 备注：光学