摘要衍射扩散器可以被设计来创建任何图案。在这里，我们展示了 VirtualLab Fusion的一些可能性，以设计、
优化、建模和
仿真这种衍射
光学元件（DOE）并把公司的标志投射到一幢大楼上。有不同的方法来生成光的图案。利用相干
激光和衍射扩散器元件，可以实现良好的效率和有趣的光纹理，这将在下面进行演示。
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*|d 33Mr9Doon Gz *U?R-T 避免0级衍射产生的影响 l!i B
-?'u 为了阻挡0级衍射，衍射扩散器将被设计成产生一个离轴LightTrans标志。
((dG< 结果预览 V43JY_: 光束和图案条件→设计目标图案（DTP） "E 2
g7n& 光束：尺寸评估
~[9 ]M)=O0 图案：导入、准备、预变形、采样考虑
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'Ds! N&>D/Z;" 15m处的光斑尺寸 Vxgc|E^J 扩散器元件以创建所需图案的方式偏转入射光束。分辨率由单个光束点的大小决定。通过一个简单的光学设置，我们确定可实现的光斑直径为≥5毫米。
TU. h 同时，我们已经可以识别出哪种束腰还没有完全进入目标平面远场。
sZ4H\ R4qk/@]t 关于设计目标模式（DTP）的相关信息 103Ik6.o 用于设计的迭代傅里叶变换算法（IFTA）用于在准直光
照明的透射函数平面与k域偏转光方向的相关目标值之间进行优化。
G8oQSo;D 对于近轴
系统，k域的模式与平行于DOE平面的空间域的模式成正比。
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=R`k/ 对于这里提出的设计，因此必须在这个平行平面中定义模式。
rbtPG=t_R 这种几何扭曲的图案可以很容易地使用另一个简单的光学设置。
3YT _GW{ i&LbSxUh9 用于设计的预扭曲图案 BLJ-' 8G 通过下面的光学设置，我们可以很容易地计算出预期屏幕上任何期望的
投影光形状在平行于DOE倾斜的平面上的样子。这些扭曲的图案可用于设计过程。
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c~ 采样和测试DTP HRw,D= 根据所需的光图案纹理，必须考虑一个合适的图案采样，因为DTP的每个像素中心代表一个由扩散器偏转的光束的目标位置。
3]VTQl{P 根据我们在此场景中的经验和意图，我们选择了5 mm的采样距离。
`aI%laj&M 基于完整样本的小部分创建测试设计也很有帮助。
rz.`$b )O&$-4gL' 采样距离为5mm的图案的目标点直径为了显示不同类型的散斑图案，所考虑的束腰直径将在[0.9；2.0]mm的范围内。
W4YC5ZH{l 相关的目标点直径约为[6.5；13.9] mm。
fg1 zT~ 测试设计 |]]fcJOBP 用于确定输入光束直径的可实现光纹理比较
7I.[1V` 6 % ,Q 会话编辑器 L]tyL) IFTA：测试模式的设计和结果 uuC/F_ ='B TM RXl.1 HxM-VK ' 图案纹理/印象→选择照明的束腰 '/p5tw8 上述结果为不同的目标点重叠场景提供了三种代表性的纹理：（较大的重叠导致较大的斑点和较高的峰值）
0 s 4j> 1.
标准重叠→最小斑点
=Tj0dfO|" 2. 更少的重叠→扩散器和分束器之间的临时外观
-J6}7>4^8} 根据主观评价，这是最好的解决方案
0+H"$2/ 对于这个应用，选择了标准的重叠，产生了一个自然的，火焰状的纹理。
eeX>SL5'i ,#m\ W8j 完整的设计，优化函数和仿真 7:;V [/ 杂散光，效率和全输出场图案
O ,; SA Cv=0&S. 优化区域 6Rt pB\hq 下方的插图显示了人们感兴趣的各个领域及其目的。
/;>EyWW 为了提高对比度，从而减少所需图案周围的散射光，在投影表面的区域（黑色矩形）中引入了一个优化区域。
GS ^4t mc 之后，我们将使用一个光阑（绿色矩形），它只传输由图案产生的光，并阻止来自周围环境的杂散光。
~.Gk:M 不同模式的设计 }$UFc1He\J 为了便于比较，我们进行了连续相位值、8相位和4相位台阶的元件设计。
2]' ozs$|v 作为优化区域，可以使用 LightTrans标志图案本身或与投影区域连接的扩展区域。
F`N *{at _8`|KY 可视化IFTA设计评估（振幅） T<?;:MO88 相邻的图显示了不同设计模式下的衍射级次。
~& l`" 每个像素代表一个衍射级次。
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Y^Bf5) 每个设计都可以进一步优化。然而，对于这个比较，所有的结果都是使用原始的IFTA默认设置生成的。
j?,$*Fi 对于这个应用，我们将坚持使用4台阶元件类型，它制造起来应该是更容易和更便宜的。
bd9c/>& 采用梯形区域作为优化区域，也提高了4台阶元件的对比度。
*Zv w&y* xWMMHIu 从优化的4台阶相位传输函数中得到的结果通过使用IFTA的调整选项，4台阶设计可以显著优化。
c2U>89LlZ 想了解更多信息，请参见附录。
l%IOdco# (/M c$V 有光阑阻挡杂光的最终系统 ;Cy@TzO/| 附录 Mc6y 'w 扭曲的设计图案的准备 v 3NaX. 测试仿真的系统调整
tEUmED0FY 优化四台阶相位传输函数
设计是以牺牲均匀性为代价优化的，但这是可以忽略的，可以从下面的结果中看到，并在下一张幻灯片中解释。
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对于衍射扩散器元件，均匀性误差通常不是那么重要。下面的图显示了IFTA和斑点系统的仿真结果，这说明了不太均匀的工作处理不会产生明显不同的散斑模式。
BAhC-;B#R 实际产生的强度纹理由理论最小值和最大值之间的值表示，这是由所有涉及的重叠光束的理想的相消和理想的相长干涉（具有随机相位值）造成的。灰色的图显示了一个（红色的）目标点与其相邻点的重叠。
t & xx-4 当然，在设计中台阶设置不同，导致不同的均匀性误差，结果也会有所不同。但是由于在IFTA过程中相同的起点（初始传输），产生的散斑形状仍然可以很好地比较。
这些圆圈对应于1/e²的直径。
f.= E. % 因此，这种比较给了具有不同均匀性误差的散斑现象的代表性纹理。
