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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 we0haK  
    GX+Gqj.  
    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|_}$  
    目前激光扩束方法使用较为广泛的有两大类: lLur.f  
    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; uS<og P  
    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。 |F4)&xN\  
    Xv+!) j<  
    二.设计要求 r}:D g fn  
    3qQ}U}-;|  
    lFp:F5  
    波长:632nm ZU$QwI8  
    变倍比:1-10X C%#w1k  
    入射光束直径:<=5mm J``5;%TJp  
    出射光束直径:<=50mm L)i6UAo  
    总长<200mm ], IQ~  
    设计确保从全孔径出射的光线与光轴之间的角度小于0.03° /2Z7  
    W K(GR\@  
    利用SYNOPSYS中自带的ZSEARCH功能,ZSEARCH与DSEARCH一样,都能够自动按照给定的初始条件,对初始结构进行搜索,列出10个最佳的初始结构。 U#x`u|L&6  
    阅读 HELP ZSEARCH可以帮助您快速的了解ZSEARCH的使用细节。 oj=% < a  
    SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果: xyP 0haE  
    * V_b/Vt  
    初始宏文件
    请评论留言获取
    ki'<qa  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构 Z,-J tl  
    4d_Az'7`4  
    ai<K6)  
    选取一个最佳结构进行下一步的分析。 dy~M5,zn  
    wE -y4V e  
    |['SiO$)  
    \j<aFOT(  
    bN&DotG  
    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。 Qe0?n  
    +W/{UddeKU  
    (图一 出入射光线10、6、1倍变倍比)
    E9w"?_A)  
    (Z0.H3  
    (图二 3D绘图10、7、5、1倍扩束)
    "!Nu A  
    此处给出10、6、1变倍比图样。 uF ;8B]"  
    再在命令行窗口中输入SPEC,查看镜头参数 v8 II=9  
    u/CR7Y  
    Zbr1e5?  
    tiy#b8  
    J|@O4 g   
    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: hXD`OlX  
    o{' J O3  
    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: 9&HaEAme  
    QO>)ug+  
       +f}w+  
    三.总结 1]W8A.ZS  
    J[UTn'M8]  
    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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