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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 HG2N-<$  
    Hu<p?mF#  
    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。  Sa%zre@  
    目前激光扩束方法使用较为广泛的有两大类: /SnynZ.q  
    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; :=rA Yc3]  
    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。 uWUR3n  
    (7IqY1W  
    二.设计要求 C@*%AY  
    *f79=x  
    - G8c5b[  
    波长:632nm zL9VR;q  
    变倍比:1-10X .4wTjbO6  
    入射光束直径:<=5mm uA~YRKer  
    出射光束直径:<=50mm Hl4\M]]/&  
    总长<200mm 7N>oY$&)  
    设计确保从全孔径出射的光线与光轴之间的角度小于0.03° vT?Q^PTO  
    CXTt(-FT  
    利用SYNOPSYS中自带的ZSEARCH功能,ZSEARCH与DSEARCH一样,都能够自动按照给定的初始条件,对初始结构进行搜索,列出10个最佳的初始结构。 *i`v~ >  
    阅读 HELP ZSEARCH可以帮助您快速的了解ZSEARCH的使用细节。 ]\OWZ{T'j  
    SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果: !tI=`Ml[  
    A^pu  
    初始宏文件
    请评论留言获取
    d4%dIR)  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构 4py(R-8\  
    Y5HfN[u^7  
    wuKl-:S;Vs  
    选取一个最佳结构进行下一步的分析。 ,!`SY)  
    0Qm"n6NQ  
    gF3TwAr  
    mV<i JZh  
    DMB"Y,  
    点击右侧的模块,查看初始结构的变倍功能。点击光线追迹 >真实光线追迹 >执行也可以查看光线的放大情况。 QjLji +L  
    !(Q l)C  
    (图一 出入射光线10、6、1倍变倍比)
    u,f A!  
    R8tF/dx>7  
    (图二 3D绘图10、7、5、1倍扩束)
    eK9TAW  
    此处给出10、6、1变倍比图样。 B#]_8svO  
    再在命令行窗口中输入SPEC,查看镜头参数 W}>=JoN^J  
    Raefj(^V  
    ` K w7"  
    k5a\Sq}  
    ?yp0$r/  
    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: *wwhZe4V  
    B s,as  
    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: :lK4 db  
    @F?=a*s"!  
       DF'8GF&Rp  
    三.总结 ;`kWpM;  
    H>?F8R_iq  
    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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