[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]

1.概述 j``Ku@/x0  
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。 W3%RB[s-  
, BZ(-M  
初始宏文件可以评论区留言获取 .&>3nu  
1h)K3cC  
#AO}JP  
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。 $"0`2C  
wg:\$_Og  
uOd1:\%*  
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： 7c@5tCcC-  
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。 YNp-A.o W@  
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果： =i/r:  
%\!0*(8  
$!\L6;:  
bIV9cpW  
以上展示部分命令，这其中， [~n|ROo  
OBG 的物是高斯光束. %S>6Q
^B  
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. moMNd
(p  
5,Co(K  
rQpQqBu  
这是最初的设计，效果并不是十分理想 s]D1s%Mx  
原因如下： iI*qx+>f?  
1.光束被扩大了但是并不准直。 :x?G[x=  
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 _,p/2m-Pj  
``rYzj_  
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 7p{uRSE4._  
优化函数还包括绝大多数的 FLUX 像差, 控制着各个区域的衰减。 FL0yRF5  
._.Qf<7  
应该怎样确定改变哪个 G 变量? ;9Wimf]G,E  
所有的一切只需要按几下按键.  输入 D>-Pv-f/  
HELP USS |Fq\%y#  
然后找到类型16。 RE]*fRe7#  
dXU6TCjU7  
*WWDwY@!u  
G('UF1F  
还能做得更好。接下来尝试改变高阶的系数，将变量选项添加到 G31, 即增加到12 项。 Q7mikg=1-  
%GMCyT  
透镜看起来还是和原来一样，但是需要检查光通量的均匀性，输入 FLUX 100 P 6 z`]:\j'O3"  
/c7jL4oD  
vsYbR3O  
得到了几乎是平直的一个漂亮的曲线,这是一个优秀的设计。但是可以加工吗? pp >F)A0v  
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。 0]GenT"  
打开 MMA对话框。 [Qqss8a  
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 /-=h|A#Kh  
Object point (物体坐标)设定为 0， +NOq>kH@  
光线网络 CREC 设置为网格 7， yv$hIU2X  
数字化输出， 4'N 4,3d$  
绘制图表。 JbXi|OS/  
/\E3p6\*  
#X?E#^6?E  
这是一个表面光栅的分布图。 <DEu]-'>  
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? ~P*{%=a  
e_1L J  
:G5O_T$  
在 PANT 文件中添加一个变量: iU#"G" &  
VY 5 RAD ^r{N^   
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: aZo>3z;
  
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 i> {0h3Y  
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 CUaL  
JDOn`7!w  
\+C0Rv^^  
%e+*&Z',  
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。 RiIafiaD  
* C
*aH6*  
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. -L wz T  
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE +zl[C  
xhMAWFg|  
VpED9l]y  
J{nA ?[  
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。） mCQ:<#  
它有着预期的高斯分布的形状。 WkPT6d  
现在对表面 6也进行相同的操作。 nu[["f~  
输入： (Hs,Tj  
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE a!;#u8f  
非常均匀水平的光强分布。 NA#,q 8  
hXD/
  
6 8Vxy  
zV"'-iP  
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 ?&VKZSo  
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。