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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 Z+g9!@'a  
    RAB'%CY4  
    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。 i.Z iLDs\7  
    目前激光扩束方法使用较为广泛的有两大类: y ]D[JX[  
    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; 7-A/2/G<  
    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。 Wf:LYL  
    =>htX(k}  
    二.设计要求 eI3ZV^_Ps  
    P87Lo4R d  
    %_%Bb Qf  
    波长:632nm i)th] 1K%  
    变倍比:1-10X H7dT6`<~Y  
    入射光束直径:<=5mm $(+#$F<eo+  
    出射光束直径:<=50mm b!oj3|9  
    总长<200mm EFn[[<&><t  
    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° P "%f8C~r  
    o1Nfn'!3/>  
    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。 J>8kJCh9g  
    阅读 HELP ZSEARCH可以帮助您快速的了解ZSEARCH的使用细节。 %WlTx&jSgE  
    SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果: `lA_knS  
    /I &wh  
    初始宏文件
    请评论留言获取
    w0^}c8%WR  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构 ]\m >N]P]  
    "/nbcQ*s*E  
    D`R~d;U~  
    选取一个最佳结构进行下一步的分析。 xO&qo8*  
    [,56oMd~  
    l KG' KR.  
    2#oU2si   
    Z ygu/M 6  
    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。 6{!Cx9V  
    $i@I|y/  
    (图一 出入射光线10、6、1倍变倍比)
    s;cGf+  
    >Og|*g  
    (图二 3D绘图10、7、5、1倍扩束)
    ,ygUy]  
    此处给出10、6、1变倍比图样。 x;{Hd;<YF  
    再在命令行窗口中输入SPEC,查看镜头参数 ;z T3Fv\  
    L%jIU<?Z7  
    h43py8v  
    |y pX O3  
    "x3x$JQZy  
    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: Q^bYx (r5w  
    +U)4V}S)  
    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: 0< 93i   
    {krBAz&  
       cx]H8]ch7  
    三.总结 u|LDN*#DW  
    ohjl*dw  
    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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