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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 P=jbr"5Q:  
    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。 jt/ |u=  
    }ST0?_0F*  
    初始宏文件可以评论区留言获取 43?J~}<Vs  
    tt7l%olw  
    aF'9&A;q  
    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。 N>A*N,+  
    qt#a_F*rV  
    2.1设计要求
    B?xu!B,  
    下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标: t/baze;V  
    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。 %Jr6pmc  
    SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果: W]v[Xm$q  
    初始宏文件可以评论区留言获取
    X[cSmkp7  
    vKX $Nf  
    GAlAFsB  
    以上展示部分命令,这其中, 5^\f[}  
    OBG 的物是高斯光束. rl,6r u  
    DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. ')ErXLP_  
    得到的初始结构如下:
    M zLx2?  
    t*? CD.S  
    这是最初的设计,效果并不是十分理想 h4GR:`  
    原因如下: s)e; c<(/  
    1.光束被扩大了但是并不准直。 wghz[qe  
    2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 Ass8c]H@  
    优化
    'CH|w~E  
    DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 \sIRV}Tk}N  
    优化函数还包括绝大多数的 FLUX 像差, 控制着各个区域的衰减。 !0g+}  
    改变高阶项
    s1!_zf_  
    应该怎样确定改变哪个 G 变量? gJVakR&  
    所有的一切只需要按几下按键.  输入 !@_( W   
    HELP USS ]x hmM1$  
    然后找到类型16。 %KeQp W  
    t:X[Blw3$  
    优化结果
    $FgpFxz;  
    U=C8gVb{Hq  
    还能做得更好。接下来尝试改变高阶的系数,将变量选项添加到 G31, 即增加到12 项。 V;Zp3Qo!  
    光通量
    @5%cP  
    透镜看起来还是和原来一样,但是需要检查光通量的均匀性,输入 FLUX 100 P 6 j${:Y$VmE  
    6t5)rlT  
    >a]4}  
    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?  {Y9m;b,X  
    如果空间频率太高,制造技术可能会出现问题。 gev7eGH<  
    打开 MMA对话框。 b&g9A{t  
    在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 N b(f  
    Object point (物体坐标)设定为 0, bp6 La`+  
    光线网络 CREC 设置为网格 7, %<e\s6|P:  
    数字化输出, p;VqkSQ76  
    绘制图表。 C.{*|#&GAt  
    Y.?|[x0Wh  
    yKO84cSl  
    这是一个表面光栅的分布图。 ,>%AEN6N2  
    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? ] t|KFk!)  
    aW3yl}`{  
    xXK7i\ny  
    在 PANT 文件中添加一个变量: kRgyvA,*;  
    VY 5 RAD `5`Pv'`  
    然后再 AANT 文件加入一个新的像差: /|y3M/;F  
    M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 $7aRf'  
    优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 AQ-P3`bCb  
    最后的优化宏文件可以评论区留言获取
    V|{ )P@Q  
    光通量
    光栅分布
    (J): >\a]  
    Zg7~&vs$  
    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。 q<}5KY  
    镜片表面高斯光强分析
    F'Fc)9qFa<  
    现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. {"e/3  
    DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE _c%]RE  
    ?|+bM`  
    =L<OTfVE  
    {R[lsdH(X  
    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。) pi5Al)0  
    它有着预期的高斯分布的形状。 L.15EXAB  
    现在对表面 6也进行相同的操作。 4aAr|!8|h!  
    输入: T}P| uP  
    DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE SV]M]CAe  
    非常均匀水平的光强分布。 x#| P-^  
    @l&5 |Cia  
    DMASK 图像
    2?ZH WS>U  
    Tp<=dH%$%"  
    这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 ~sAINV>A  
    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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