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    [原创]SYNOPSYS 光学设计软件课程七十五:衍射透镜设计激光光束整形器 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-07-17
    1.概述 . 'yCw#f  
    衍射透镜也被称为光学衍射元件,或者 DOE 类似于菲涅尔透镜, 有很多的倾斜的区块, 唯一不同的是区块的高度是通过计算得到的,用来让光线的相位变化刚好是一个波长或者是相位的一个周期。 L4l!96]a  
    A_UjC`  
    初始宏文件可以评论区留言获取 aQI(Y^&%3  
    LXCx~;{\  
    t3^&; &[  
    所以它像一个具有不均匀间距的圆形衍射光栅.因为它以布拉格角衍射,所以它的衍射效率很高。 y~HP>~Oh  
    r@,2E6xn  
    2.1设计要求
    >KKMcTOYY  
    下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标: \.}c9*)  
    将最细直径为0.35 mm的氦氖激光束扩展成变动范围在10%以内的直径为 10 mm 的均匀激光束。只使用两个元件, 每个的一侧都有一个 DOE。 ^d xTm1Z  
    SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果: BD7N i^qI$  
    初始宏文件可以评论区留言获取
    Vf1^4 t  
    Q=dy<kg']  
    J|rq*XD}q  
    以上展示部分命令,这其中, 8Cv?Z.x5  
    OBG 的物是高斯光束. {(?4!rh  
    DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. |e0`nn=  
    得到的初始结构如下:
    6-ils3&  
    PTV:IzoW  
    这是最初的设计,效果并不是十分理想 BfiD9ka-z  
    原因如下: '/%H3A#L  
    1.光束被扩大了但是并不准直。 z([</D?  
    2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 9-m=*|p  
    优化
    pI<f) r  
    DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 m~ee/&T  
    优化函数还包括绝大多数的 FLUX 像差, 控制着各个区域的衰减。 7Fsay+a  
    改变高阶项
    dUdT7ixo  
    应该怎样确定改变哪个 G 变量? YKf0dh;O  
    所有的一切只需要按几下按键.  输入 ={Qi0Pvt  
    HELP USS J<lO= +mg  
    然后找到类型16。 k$}fWR  
    Wh{tZ~c  
    优化结果
    Ilm^G}GB  
    UJ6v(:z <  
    还能做得更好。接下来尝试改变高阶的系数,将变量选项添加到 G31, 即增加到12 项。 C+&l< fM&  
    光通量
    h2J x]FJ  
    透镜看起来还是和原来一样,但是需要检查光通量的均匀性,输入 FLUX 100 P 6 JOBhx)E  
    {H'Y `+  
    lU8Hd|@-  
    得到了几乎是平直的一个漂亮的曲线,这是一个优秀的设计。但是可以加工吗? }\k"n{!"  
    如果空间频率太高,制造技术可能会出现问题。 .(2ik5A%9  
    打开 MMA对话框。 ;i+#fQO7Q  
    在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 FJ?IUy 6  
    Object point (物体坐标)设定为 0, \Y}8S/]  
    光线网络 CREC 设置为网格 7, 8, >P  
    数字化输出, e\75:oQ  
    绘制图表。 <1M-Ro?5k  
    U~7c+}:c  
    "g8M0[7e3  
    这是一个表面光栅的分布图。 h@@=M  
    边缘最大空间频率在在 100c/mm 左右。 这并不是很容易制造,能不能减小, 比如说到 50 c/mm? S ByW[JE  
    y"wShAR  
    FzC'G57Kl  
    在 PANT 文件中添加一个变量: jWfa;&Ra  
    VY 5 RAD S|+o-[e8O  
    然后再 AANT 文件加入一个新的像差: jEJT-*I1+  
    M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 M\Kx'N  
    优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 UW EV^ &"x  
    最后的优化宏文件可以评论区留言获取
    Ooy7*W';  
    光通量
    光栅分布
    SasJic2M  
    *-p}z@8  
    现在表面4上的边缘空间频率正好是 50 c/mm, 而且光通量均匀性就像原来一样的好。 :*\Pn!r  
    镜片表面高斯光强分析
    _:27]K:  
    现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. @f_+=}|dc  
    DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE /&94 eC  
    H<N,%G  
    "snw4if  
    1|wL\I  
    这个图显示了表面3上的高斯光束的强度分布, (在通过第二个DOE之前。) 6!FQzFCZq  
    它有着预期的高斯分布的形状。 ~&bq0 (  
    现在对表面 6也进行相同的操作。 HyWCMK6b  
    输入: *;*r 8[U}q  
    DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE y'*K|a TG  
    非常均匀水平的光强分布。 !C: $?oU  
    wD)XjX  
    DMASK 图像
    J7p),[>I<  
    "9e\c;a  
    这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 u.Dz~$T  
    如果 DOE 是通过光蚀刻制成的,这是要被成像到衬底上的底模。
     
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