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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 Ve$o}h-  
    Gq)]s'r2  
    由于激光具有高亮度、单色性好和方向性好等特点,激光扩束准直系统在通信技术、激光扫描、切割、测量距离等领域被广泛应用(在实际应用或实验过程中,通常需要用到口径不一的准直激光光束。尤其是在实验操作过程中,每更换一个实验元件都需要重新调节整个光路,不利于实验操作。因此设计一个连续变倍的激光扩束系统是非常有必要的。 l ~"^7H?4e  
    目前激光扩束方法使用较为广泛的有两大类: ?6!JCQJ<  
    第一类是选用反射系统,此类系统选用大口径的反射镜面来扩大激光光束,常见的系统有格里高利系统和卡塞格林系统。由于此类系统通常采用非球面镜片,并且是固定的扩束比,通常是单独设计某一类口径的光束。而且非球面在实际生产中存在较高的成本以及难度,所以此类系统适合大倍率扩束的应用; zEX  
    第二类是选用透射式系统,此类系统是由两个或两个以上的透镜组成,常见的系统有开普勒系统和伽利略系统,由于此类系统结构简单,实际应用价值较高,所以具有小变倍比需求的系统可采用第二类方法。 7DogM".}~Q  
    G<z wv3  
    二.设计要求 /obfw^  
    oi7@s0@  
    P7bMIe  
    波长:632nm ;J( 8 L  
    变倍比:1-10X sPpH*,(  
    入射光束直径:<=5mm *uRBzO}  
    出射光束直径:<=50mm ZL&qp04}  
    总长<200mm #FLb*%Nr  
    设计确保从全孔径出射的光线与光轴之间的角度小于0.03° 4&lv6`G `  
    gT{Q#C2Baw  
    利用SYNOPSYS中自带的ZSEARCH功能,ZSEARCH与DSEARCH一样,都能够自动按照给定的初始条件,对初始结构进行搜索,列出10个最佳的初始结构。 x M/+L:_<  
    阅读 HELP ZSEARCH可以帮助您快速的了解ZSEARCH的使用细节。 /|m2WxK)  
    SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果: {_"<1C  
    q CC.^8  
    初始宏文件
    请评论留言获取
    ah$b [\#C  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构 3PWL@>zi  
    #<"~~2?  
    %bn jgy  
    选取一个最佳结构进行下一步的分析。 !<8W {LT  
    ITXa&5D  
    8mrUotjS  
    [ZwjOi:)  
    VR8-&N  
    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。 0cH`;!MZ  
    s-!ArB,  
    (图一 出入射光线10、6、1倍变倍比)
    QD&`^(X1p  
    wo{gG?B  
    (图二 3D绘图10、7、5、1倍扩束)
    z=\&i\>;Z+  
    此处给出10、6、1变倍比图样。 %)8}X>xq  
    再在命令行窗口中输入SPEC,查看镜头参数 Igt#V;kK"2  
    *!t/"b  
    @l5"nBs<_:  
    U[-o> W#  
    vzAaxk%  
    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: E?f-wQF  
    &vMb_;~B  
    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: |$Sedzj'  
    !;v|'I  
       #$07:UJ  
    三.总结 X=&ET)8-Y  
    .p3,O6y2(F  
    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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