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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 $,xnU.n  
    #d{=\$=  
    由于激光具有高亮度、单色性好和方向性好等特点,激光扩束准直系统在通信技术、激光扫描、切割、测量距离等领域被广泛应用(在实际应用或实验过程中,通常需要用到口径不一的准直激光光束。尤其是在实验操作过程中,每更换一个实验元件都需要重新调节整个光路,不利于实验操作。因此设计一个连续变倍的激光扩束系统是非常有必要的。 '03->7V  
    目前激光扩束方法使用较为广泛的有两大类: v#=`%]mL  
    第一类是选用反射系统,此类系统选用大口径的反射镜面来扩大激光光束,常见的系统有格里高利系统和卡塞格林系统。由于此类系统通常采用非球面镜片,并且是固定的扩束比,通常是单独设计某一类口径的光束。而且非球面在实际生产中存在较高的成本以及难度,所以此类系统适合大倍率扩束的应用; {brMqE>P#  
    第二类是选用透射式系统,此类系统是由两个或两个以上的透镜组成,常见的系统有开普勒系统和伽利略系统,由于此类系统结构简单,实际应用价值较高,所以具有小变倍比需求的系统可采用第二类方法。 >:=|L%]s;\  
    ~) ?  
    二.设计要求 LJX-AO.4  
    >zkRcm  
    *&AfR8x_z  
    波长:632nm ylKmj]A  
    变倍比:1-10X /v095H@  
    入射光束直径:<=5mm c:83LZ  
    出射光束直径:<=50mm Y2o6kS{x  
    总长<200mm I8OD$`~*U6  
    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° XW JwJ  
    H"2uxhdLK3  
    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。 q_ =b<.;  
    阅读 HELP ZSEARCH可以帮助您快速的了解ZSEARCH的使用细节。 ~lEVXea!  
    SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果: ;X,1&#I  
    5-)#f?  
    初始宏文件
    请评论留言获取
    tweY'x.{  
    运行搜索宏可以得到10个初始结构 _WX#a|4h{  
    s<x1>Q7X~  
    ?)'~~ @NkH  
    选取一个最佳结构进行下一步的分析。 ( *G\g=D  
    K.gEj*@  
    ?Z\Yu'  
    reo{*) %  
    o`khz{SU:  
    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。 *M7E#bQ5B  
    ~f|Z%&l|  
    (图一 出入射光线10、6、1倍变倍比)
    ?}Z1(it0  
    Bh&Ew   
    (图二 3D绘图10、7、5、1倍扩束)
    K; FW  
    此处给出10、6、1变倍比图样。 MH| ] \  
    再在命令行窗口中输入SPEC,查看镜头参数 3p?KU-  
    xr0haN\p"  
    8\<jyJ  
    `k\grr.J  
    qDWsvx]  
    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: S{',QO*D6  
    TG n-7 88  
    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: _<ut)G^9  
    3CTX -#)vS  
       fIoIW&iy  
    三.总结 zr76_~B1u  
    >k']T/%  
    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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