SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

Y4/ !b  
TCO^9RP<  
在第11课中，我们设计了一个激光束整形器，以平整化小型HeNe激光器的高斯光束轮廓。 为了降低制造成本，我们尝试用球面的设计来达到这个目标，因为它比非球面更容易制造。 使用一个六片透镜设计，这似乎符合我们的规格。 也许这种设计可以进一步改进，但我们也必须要考虑六片球面镜是否比两片非球面镜更便宜。 如果不是，那么非球面设计看起来更具吸引力。  N5GQ2V  
让我们使用和第11课中相同的双透镜结构开始，进行修改，以便我们只将光通量平坦化为1 / e ** 2点。 得到两倍的孔径似乎是不切实际的，需要需要再次优化。 下面是初始结构文件：

A!5)$>!o  
RLE DvXbbhp  
ID LASER BEAM SHAPER     ! Beginning of lens input file )x&}{k6 %  
WA1 .6328               ! Single wavelength `ZAGseDd~  
UNI MM               ! Lens is in millimeters !*|`-woE  
OBG .35 1               ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture at the 1/e**2 point. \5^GUT  
1 TH 22                ! Surface 2 is 22 mm from the waist . $zV[-d  
2 RD -5 TH 2 GTB S Dadl
CEZv  
SF6     ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog R*psL&N  
3 UMC 0.3 YMT 5          ! Solve for the curvature of surface 3 so the marginal ray has an angle of 0.3; find i
tIzs99j  
!spacing so ray height is 5 mm on next surface E2{SKIUm  
RD 20 TH 4 PIN 2          ! Guesses for surface 4 V,Br|r$l(  
ijWn,bj  
UMC 0 TH 50           ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. jJCd2O]  
7                    ! Surfaces 6 and 7 exist W 7Y5~%@  
> jvi7  
AFOCAL                       ! because they are required for AFOCAL output. 7L&=z$U@m  
END                    ! End of lens input file.

KC{HX?  
    CHG /\M3O  
    NOP                  ! Be sure there are no pickups or solves. 确保没有拾取或解决方案。 9y"*H2$#  
    4 PIN 2 Rm!Iv&{  
    5 TH 10 UMC 0         ! move surface 6 before the caustic在焦散前移动表面6 6<<i
hm+  
    END h"G#} C]  
6muZE1sn  
    PANT                   ! Start of variable parameter definition. 开始定义变量参数 vL7JzSU_  
    VLIST RAD 2 3 4 5   ! Vary four radii. 四个半径变化 R nf$  
    VLIST TH 3          ! Vary the central airspace. 改变中心的空气间隔。 `!\`yI$!%w  
    VY 3 CC              ! Vary the conic constant on surface 3. 改变表面3上的圆锥常数 [
SJ*ks,]  
    VY 4 CC              ! And on surface 4. 改变表面4上的圆锥常数 &iDX+*(  
    VY 3 G 3            ! Add three aspheric terms to surface3. 向表面3添加三个非球面项 [MKL>\U  
    VY 3 G 6 $fA%_T_P'P  
    VY 3 G 10 RcH",*U  
    VY 4 G 3             ! And three to surface 4. 表面4也添加3个球面顶 $k|k5cP8x  
    VY 4 G 6 7Z/KXc[b  
    VY 4 G 10 PNn{Rt  
    END *w538Vb  
Jtxwt[  
    AANT                   ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 F+!K9(`|  
    AEC                   ! Enable automatic edge feathering control. 启用控制边缘厚度 }?=$?3W  
    ACC                   ! Enable automatic center thickness monitoring启控制中心厚度 zviEk/:zm  
    ASC                   ! Enable automatic slope control, so curves don’t get too steep. 启用自动坡度控制，因此曲线不会太陡峭 u<l[S  
    LUL 100 1 1 A TOTL  ! Limit the paraxial total length to no more than 150 mm. 限制近轴总长度不超过150毫米。 Rj9YAW$  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB1 'Bp7LtG92  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB2 ! Assign a target of 5 mm to the marginal ray on surfaces 5, 6. 为表面5,6上的边缘射线分配5 mm的目标。 dk9'C  
>>voLDDd  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 1 0 LB1 ! Target the flux difference between the marginal ray point and the on!axis point to 0 on surface 6. 瞄准边缘射线点和on之间的通量差!在表面上轴线指向0。 J ;=~QYn[  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .99 0 LB1     ! Target the flux at the 0.99 aperture point. 将光通量定位在0.99孔径点。 V!F# ek:  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .98 0 LB1     ! And so on, for a set of zones. 等等，对于一组区域进行设置。 j ,'$i[F'  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1 Ph'P<h:V  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1 ljTnxg/? W  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1 E hROd  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1 }0Qex=vkO  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1 9""e*-;Mi  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1 *1fq:--  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1 W4Ey]y"  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1 "+iPeRF!hU  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1 B6&;nU>;  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1 B`xrdtW  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1 Quy&CV{@  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1 :O}=$[  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1 ;x*_h  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1 )B86  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1 SM2
QF
 
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1 tO$/|B74Bz  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1 \Q"j^4  
    GSO 0 .01 10 P          ! Target the OPD of an SFAN of 10 rays to zero, with a weight of .01将10条光线的SFAN的OPD定为零，权重为.01 ykv,>nSXLL  
    GSR 0 50 10 P           ! And also target the ray angles to zero. 并且还将光线角度定为零。 o.ntzN  
    END oz(V a!  
\YE(E04w57  
    SNAP XrY\ot`,D  
    SYNO 50

,Q8[Ur?G  
    SYNOPSYS AI>OPD u]K&H&AxT  
U_t[J|  
        SYNOPSYS AI>SFA 5 P x{_:B DY  
kcg{z8cd'r  
        ID LASER BEAM SHAPER                       115            20-MAY-17   13:32:54 ;x/do?FbT  
        SAGITTAL RAY FAN ANALYSIS .v?x>iV  
+{(f@,&~{  
        FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 >?/Pl"{b  
        COLOR NUMBER                          1 uURm6mVt9:  
o gec6u}  
         REL ENT PUPIL   WAVEFRONT ABERR F7!g+LPc<  
              XEN            OPD (WAVES) $l05VZ  
        ________________________________ Ah5`
Cnv  
        0.200             -0.000865       0.400 ]}t6V]`Q  
        -6.675373E-05       0.600 =hZ#Z]f  
        0.000361 M3m!u[6|  
             0.800             -0.000651 dux.Z9X?  
             1.000             -0.000791

6V{Sf9V|  
    STORE 9 ,E8:!r)6  
    CHG F|+Qi BO  
    1 SIN RLy(Wz3%
 
    1 TH 0 0,b.;r  
    CFIX _{Q)5ooP  
    END
YfRjr  
    DPROP P 0 0 6 SURF 2.5 R RESAMPLE MI^@p`s  
    GET 9

''t\J^+&  
    ADEF 3 PLOT ADEF
o#GZ|9IL  
    4 PLOT