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案例307.01：用于圓形高帽整形的折射光束整形元件的參數(shù)優(yōu)化
這個(gè)案例說(shuō)明了通過(guò)折射光束整形編輯器設(shè)置一個(gè)光束整形系統(tǒng)。所得到的系統(tǒng)可以通過(guò)VirtualLabTM的參數(shù)優(yōu)化來(lái)提升整個(gè)系統(tǒng)的性能。
關(guān)鍵詞：參數(shù)優(yōu)化，透鏡系統(tǒng)，光束整形，高帽，折射光束整形元件
所需工具箱：基本工具箱
相關(guān)應(yīng)用：101.01，100.01，284.01
相關(guān)教程和技術(shù)說(shuō)明：Tutorial101.01,TN.021
建模任務(wù)
系統(tǒng)建立會(huì)話編輯
折射光束整形編輯器幫助建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的光束整形系統(tǒng)。需要定義入射光束參數(shù)、光學(xué)結(jié)構(gòu)參數(shù)和輸出場(chǎng)參數(shù)。編輯器中所有參數(shù)被儲(chǔ)存在文件“Scenario_307.01_Refractive_Top_Hat_Beam_Shaper_1”中。
會(huì)話編輯器產(chǎn)生一個(gè)光學(xué)流程圖，其中包括一個(gè)高斯平面光源，一個(gè)光學(xué)界面序列元件用于光束整形器的建模，另外還有一個(gè)衍射光學(xué)優(yōu)化函數(shù)探測(cè)器用于分析所產(chǎn)生的高帽質(zhì)量。
對(duì)話編輯器通過(guò)幾何光學(xué)分析方法計(jì)算整形器表面面形。優(yōu)化函數(shù)：SNR：22dB；效率：90%。SNR比較低，因?yàn)楦呙钡倪吘墝挾缺容^小。
參數(shù)優(yōu)化器可以提升高帽的SNR。特別的，它可以減小高帽的邊緣寬度，這是因?yàn)榛趫?chǎng)追跡技術(shù)允許考慮衍射，干涉和像差。
優(yōu)化文件被儲(chǔ)存在文件“Scenario_307.01_Refractive_Top_Hat_Beam_Shaper_2”中。
參數(shù)優(yōu)化器需要在效率和SNR之間轉(zhuǎn)換。因?yàn)樾屎芎脮r(shí)，對(duì)在通用優(yōu)化函數(shù)中的SNR的沖擊會(huì)增加。
下山單一算法被用來(lái)局部?jī)?yōu)化。
優(yōu)化后的高帽質(zhì)量：SNR：39Db,效率：91%。SNR顯著增加。
優(yōu)化后的光路流程圖存儲(chǔ)在“Scenario_307.01_Refractive_Top_Hat_Beam_Shaper_3”中。高帽靠近光軸的部分中仍然包含少量的一致性錯(cuò)誤，因?yàn)檎麄�(gè)高帽面形都參與優(yōu)化。第二衍射光學(xué)優(yōu)化函數(shù)探測(cè)器用來(lái)計(jì)算高帽中心區(qū)域的一致性錯(cuò)誤，這樣可以進(jìn)一步提高光束質(zhì)量，并在整形和靠近光軸處的一致性錯(cuò)誤之間找到一種折中的辦法。結(jié)論：
VirtualLabTM允許折射光束整形系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化。模擬和優(yōu)化考慮了衍射，干涉和像差效應(yīng)。
信噪比和轉(zhuǎn)化效率優(yōu)化函數(shù)能夠被用于評(píng)估系統(tǒng)質(zhì)量。
