SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

8>Du  
7MO  
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。 (Bt;DM#>  
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：

D|TLTF"  
RLE ZI58XS+  
ID LASER BEAM SHAPER     ! Beginning of lens input file NV8]#b  
WA1 .6328               ! Single wavelength FgOUe  
UNI MM               ! Lens is in millimeters wTTTrk  
OBG .35 1               ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture at the 1/e**2 point. e
zcS[r  
1 TH 22                ! Surface 2 is 22 mm from the waist . #"Eks79s  
2 RD -5 TH 2 GTB S UsLh)#}h  
SF6     ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog /B,B4JI)/  
3 UMC 0.3 YMT 5          ! Solve for the curvature of surface 3 so the marginal ray has an angle of 0.3; find =$b-xsmeG  
!spacing so ray height is 5 mm on next surface 2q"_^deI5*  
RD 20 TH 4 PIN 2          ! Guesses for surface 4 0rku4T  
+P[88!  
UMC 0 TH 50           ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. ]`zjRRd  
7                    ! Surfaces 6 and 7 exist N@cMM1  
7o;x
(9  
AFOCAL                       ! because they are required for AFOCAL output. |`w$|pm=  
END                    ! End of lens input file.

v[R_S  
    CHG j';n8|Y9  
    NOP                  ! Be sure there are no pickups or solves. 确保没有拾取或解决方案。 _qY`KP"  
    4 PIN 2 lir&e 9I+  
    5 TH 10 UMC 0         ! move surface 6 before the caustic在焦散前移动表面6 T@(6hEmP,  
    END cJP'ShnCh  
7^B3lC)  
    PANT                   ! Start of variable parameter definition. 开始定义变量参数 m9#}X_&x  
    VLIST RAD 2 3 4 5   ! Vary four radii. 四个半径变化 nHSTeFI?  
    VLIST TH 3          ! Vary the central airspace. 改变中心的空气间隔。 }US7Nw  
    VY 3 CC              ! Vary the conic constant on surface 3. 改变表面3上的圆锥常数 GS}0;x  
    VY 4 CC              ! And on surface 4. 改变表面4上的圆锥常数 }l.KpdRT2  
    VY 3 G 3            ! Add three aspheric terms to surface3. 向表面3添加三个非球面项 OYBotk]{1  
    VY 3 G 6 {V[Ha~b%*  
    VY 3 G 10 k?^%hO>[  
    VY 4 G 3             ! And three to surface 4. 表面4也添加3个球面顶 jZrY=f  
    VY 4 G 6 S\B5&W  
    VY 4 G 10 "3@KRb4f  
    END De;,=BSp  
"\`>2  
    AANT                   ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 /r-8T>m  
    AEC                   ! Enable automatic edge feathering control. 启用控制边缘厚度 EtGH\?d~]  
    ACC                   ! Enable automatic center thickness monitoring启控制中心厚度 q;p.wEbr4U  
    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 >[K0=nA  
    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。 ]a)IMIh;
 
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB1 0HjJaML  
    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。 ,MRvuw0P  
f](I.lm:  
    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。 YjFWC!Qj$  
    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。 *0O<bm  
    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。 E\w+kAAf  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1 Q5g,7ac8L  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1 m6-76ma,hi  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1 b<\$d4Qy  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1 MM7"a?y)  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1 P2>:p%Z
  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1 > 9o{(j  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1 [4Y[?)7  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1 i9KTX%s5^  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1 T\jAk+$Jo  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1 INOH{`}Ew  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1 &%6NQWW  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1 }0Y`|H\v  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1 Hv3W{
|  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1 )R~a;?T_c0  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1
rxs8De  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1 uw_H:-J  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1 !Pw$48cg  
    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 #L\o;p(  
    GSR 0 50 10 P           ! And also target the ray angles to zero. 并且还将光线角度定为零。 V+46R ]  
    END A9t8`|1"%H  
~*,Wj?~+7  
    SNAP ^eobp.U  
    SYNO 50

[$;,Ua-mt  
    SYNOPSYS AI>OPD OMvT;Vgg  
s047"Q  
        SYNOPSYS AI>SFA 5 P P0)AUi  
!x8kB Di,  
        ID LASER BEAM SHAPER                       115            20-MAY-17   13:32:54 D!S8oKW  
        SAGITTAL RAY FAN ANALYSIS /w0w*nH  
[T-*/}4$  
        FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 5*Btb#:  
        COLOR NUMBER                          1 #v+;:  
QypZH"Np  
         REL ENT PUPIL   WAVEFRONT ABERR |WBZN1W)  
              XEN            OPD (WAVES) y`6
\L$c  
        ________________________________ 9ZhDZ~)p,  
        0.200             -0.000865       0.400 =6
fB*bNk]  
        -6.675373E-05       0.600 BtzYA"  
        0.000361 H~eGgm;p  
             0.800             -0.000651 9
4y9W#  
             1.000             -0.000791

2 ZK%)vq0  
    STORE 9 -zdmr"CA  
    CHG +X[8wUm|^  
    1 SIN WI{;#A  
    1 TH 0 [Teh*CV  
    CFIX >9MS"t  
    END 9OfU7_m  
    DPROP P 0 0 6 SURF 2.5 R RESAMPLE )T/J  
    GET 9

&//2eL  
    ADEF 3 PLOT ADEF 5e8xKL  
    4 PLOT