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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 ~PTqR2x  
    ak SUk)}e  
    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。 0h3 -;%  
    目前激光扩束方法使用较为广泛的有两大类: cC4 2b2+  
    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; 8C[W;&Y=  
    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。 H3}eFl=i2  
    y ~PW_,  
    二.设计要求 =\QKzQ'BC  
    +i\ +bR  
    Y=NXfTc  
    波长:632nm ~.:9~(2;  
    变倍比:1-10X LR(Q.x  
    入射光束直径:<=5mm (TX\vI&  
    出射光束直径:<=50mm T#o?@ ;  
    总长<200mm $i|c6&  
    设计确保从全孔径出射的光线与光轴之间的角度小于0.03° MrW*6jY@  
    /Ezx'h3Q  
    利用SYNOPSYS中自带的ZSEARCH功能,ZSEARCH与DSEARCH一样,都能够自动按照给定的初始条件,对初始结构进行搜索,列出10个最佳的初始结构。 ?Z1&ju,Hd-  
    阅读 HELP ZSEARCH可以帮助您快速的了解ZSEARCH的使用细节。 7_=7 ;PQ<  
    SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果: #"T< mM7  
    :rdw0EROy  
    初始宏文件
    请评论留言获取
    1"hd5a  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构 }k{h^!fV  
    8et*q3D7`  
    7A@iu*t  
    选取一个最佳结构进行下一步的分析。 zXEu3h  
    ( !THd  
    3iKy>  
    n[E#K`gg'  
    P3W<a4 ==  
    点击右侧的模块,查看初始结构的变倍功能。点击光线追迹 >真实光线追迹 >执行也可以查看光线的放大情况。 mDCz=pk)  
    sC< B  
    (图一 出入射光线10、6、1倍变倍比)
    ?*nFz0cs^  
    `R\nw)xq  
    (图二 3D绘图10、7、5、1倍扩束)
    =*[98%b   
    此处给出10、6、1变倍比图样。 z_ 01*O  
    再在命令行窗口中输入SPEC,查看镜头参数 q!qOy/}D  
    e7$ZA#A_5v  
    i3SrsVSG  
    wnPg).  
    0DZ}8"2  
    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: 1 7..  
    /uNgftj  
    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: #+Pk_?  
    (b*PDhl`+  
       b@> MA  
    三.总结 oPbxe  
    xh90qm  
    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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