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    [原创]SYNOPSYS 光学设计软件课程八十一:变倍激光扩束器 [复制链接]

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    离线小火龙果
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-08-05
    一.概述 wL0"1Ya  
    )[sSCt]  
    由于激光具有高亮度、单色性好和方向性好等特点,激光扩束准直系统在通信技术、激光扫描、切割、测量距离等领域被广泛应用(在实际应用或实验过程中,通常需要用到口径不一的准直激光光束。尤其是在实验操作过程中,每更换一个实验元件都需要重新调节整个光路,不利于实验操作。因此设计一个连续变倍的激光扩束系统是非常有必要的。 *OE>gg&?Nh  
    目前激光扩束方法使用较为广泛的有两大类: dnPr2oI?I  
    第一类是选用反射系统,此类系统选用大口径的反射镜面来扩大激光光束,常见的系统有格里高利系统和卡塞格林系统。由于此类系统通常采用非球面镜片,并且是固定的扩束比,通常是单独设计某一类口径的光束。而且非球面在实际生产中存在较高的成本以及难度,所以此类系统适合大倍率扩束的应用; 1nLFtiki  
    第二类是选用透射式系统,此类系统是由两个或两个以上的透镜组成,常见的系统有开普勒系统和伽利略系统,由于此类系统结构简单,实际应用价值较高,所以具有小变倍比需求的系统可采用第二类方法。 Xw^:<Nx:  
    hW c M.  
    二.设计要求 @qJv  
    m} =<@b:l  
    )./'RE+(k  
    波长:632nm &P8Q|A-u  
    变倍比:1-10X J _|>rfW  
    入射光束直径:<=5mm qn\>(&  
    出射光束直径:<=50mm ',RR*{I  
    总长<200mm oWOH#w  
    设计确保从全孔径出射的光线与光轴之间的角度小于0.03° 9>@"W-  
    Sag\wKV8  
    利用SYNOPSYS中自带的ZSEARCH功能,ZSEARCH与DSEARCH一样,都能够自动按照给定的初始条件,对初始结构进行搜索,列出10个最佳的初始结构。 h"nv[0!)  
    阅读 HELP ZSEARCH可以帮助您快速的了解ZSEARCH的使用细节。 QaEXk5>e  
    SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果: 7@VR:~n}k  
    w@f_TG"Vt  
    初始宏文件
    请评论留言获取
    m7mC 7x  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构 -3b0;L&4>x  
    z<P#dj x  
    .~8IW,[  
    选取一个最佳结构进行下一步的分析。 0MzHr2?'P  
    8c$IsvJg  
    d{GXFT;0  
    c Ky%0oTla  
    J.`.lQ$z  
    点击右侧的模块,查看初始结构的变倍功能。点击光线追迹 >真实光线追迹 >执行也可以查看光线的放大情况。 CUw 9aH  
    ]R]X#jm  
    (图一 出入射光线10、6、1倍变倍比)
    L,X6L @Q  
    z KWi9  
    (图二 3D绘图10、7、5、1倍扩束)
    2W~2Hk=0+%  
    此处给出10、6、1变倍比图样。 'XQv>J  
    再在命令行窗口中输入SPEC,查看镜头参数 g-(xuR^*  
    !! K=v7M  
    q C|re!K  
    %F/tbXy{  
    wy&*6>.  
    此时总长也满足设计要求,最终结果是否达到设计要求,我们还需要通过一些像质评价方法来评定,激光扩束系统常采用波像差对系统成像质量进行评价。初始结构波像差如图所示: ;[ zx'e?!  
    1X9sx&5H  
    观察到波像差均方根在λ/5附近还较大,进行优化并模拟退火,最终得到波像图如图所示: *'t`;m~  
    $fvUb_n  
       \1B*iW  
    三.总结 da^9Fb  
    F;NZJEy  
    该镜头所有指标已经基本满足要求,使用了8片透镜。
     
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