SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

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QpS0iUG  
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。 7u,56V?X  
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：

Um;ReJ8z  
RLE .qy._C2(  
ID LASER BEAM SHAPER     ! Beginning of lens input file :::"C"Ge  
WA1 .6328               ! Single wavelength W>dS@;E  
UNI MM               ! Lens is in millimeters |k)h' ?  
OBG .35 1               ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture at the 1/e**2 point. z|}Anc[\  
1 TH 22                ! Surface 2 is 22 mm from the waist . Qz{:m  
2 RD -5 TH 2 GTB S s?=f,I  
SF6     ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog >2Al+m<w  
3 UMC 0.3 YMT 5          ! Solve for the curvature of surface 3 so the marginal ray has an angle of 0.3; find LB? evewu  
!spacing so ray height is 5 mm on next surface #E5#{bra  
RD 20 TH 4 PIN 2          ! Guesses for surface 4 -{pcb7.xuv  
%whPTc0P  
UMC 0 TH 50           ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. \PU|<Ru.  
7                    ! Surfaces 6 and 7 exist ?.|qRzWL  
W3{k{~  
AFOCAL                       ! because they are required for AFOCAL output. +q) ^pCC  
END                    ! End of lens input file.

t=iy40_T  
    CHG }UHuFff,  
    NOP                  ! Be sure there are no pickups or solves. 确保没有拾取或解决方案。 Jnb>u*7,  
    4 PIN 2 *7nlel  
    5 TH 10 UMC 0         ! move surface 6 before the caustic在焦散前移动表面6 KSqWq:W+  
    END v)d\ 5#7  
_tb)F"4V  
    PANT                   ! Start of variable parameter definition. 开始定义变量参数 3VB{Qj  
    VLIST RAD 2 3 4 5   ! Vary four radii. 四个半径变化 7tUl$H;I/R  
    VLIST TH 3          ! Vary the central airspace. 改变中心的空气间隔。 KxGK`'E'r  
    VY 3 CC              ! Vary the conic constant on surface 3. 改变表面3上的圆锥常数 8>T '  
    VY 4 CC              ! And on surface 4. 改变表面4上的圆锥常数 JDD(e_dw  
    VY 3 G 3            ! Add three aspheric terms to surface3. 向表面3添加三个非球面项 t{Q9Kv  
    VY 3 G 6 QlSZr[^v  
    VY 3 G 10 K S,X$)9  
    VY 4 G 3             ! And three to surface 4. 表面4也添加3个球面顶 Ue^upx  
    VY 4 G 6 bMxzJRrNg  
    VY 4 G 10 ka[]pY  
    END ts{Tk5+  
}PK8[N  
    AANT                   ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 +g/y)]AP  
    AEC                   ! Enable automatic edge feathering control. 启用控制边缘厚度 jQj`GnN|  
    ACC                   ! Enable automatic center thickness monitoring启控制中心厚度 ]{0 2!  
    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 ^$6EO)<  
    LUL 100 1 1 A TOTL  ! Limit the paraxial total length to no more than 150 mm. 限制近轴总长度不超过150毫米。 kZ[E493bV  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB1 &
xj?MgdNL  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB2 ! Assign a target of 5 mm to the marginal ray on surfaces 5, 6. 为表面5,6上的边缘射线分配5 mm的目标。 &`Z>zT}  
!n}"D:L(  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 1 0 LB1 ! Target the flux difference between the marginal ray point and the on!axis point to 0 on surface 6. 瞄准边缘射线点和on之间的通量差!在表面上轴线指向0。 -$QzbRF5R  
    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。 ]Yp;8#:1  
    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。 ?Sh]m/WZd[  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1 /U`"Xx  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1 va:5pvt2&  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1 8)\ ?6C  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1 ';^VdR]fk  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1 Cz+`C9#  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1 MIsjTKE  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1 %S. _3`A  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1 ^GD"aerNr  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1 2!QJa=  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1 Z_zN:BJ8L  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1 /3Zo8.  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1 fk<0~tE  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1 -v/1R1$e1  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1 P6!c-\  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1 C?fd.2#U  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1 I%ivY  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1 1aP3oXLL  
    GSO 0 .01 10 P          ! Target the OPD of an SFAN of 10 rays to zero, with a weight of .01将10条光线的SFAN的OPD定为零，权重为.01 ~Y7>P$G)  
    GSR 0 50 10 P           ! And also target the ray angles to zero. 并且还将光线角度定为零。 ,6=j'j1#a  
    END 1Mn=m w  
_D1Uc|  
    SNAP \}P3mS"e3  
    SYNO 50

|L[/]@|  
    SYNOPSYS AI>OPD L{1MyR7`I+  
JN)@bP  
        SYNOPSYS AI>SFA 5 P 2n+tc  
vX1 8 ]  
        ID LASER BEAM SHAPER                       115            20-MAY-17   13:32:54 1[p6v4qO{  
        SAGITTAL RAY FAN ANALYSIS /|Z_Dy  
znnnqR0us  
        FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 Yw=7(}  
        COLOR NUMBER                          1 e_=TkG1E6  
=Ot|d #_  
         REL ENT PUPIL   WAVEFRONT ABERR 3D 4
-Wo4  
              XEN            OPD (WAVES) $ /`X7a{  
        ________________________________ Qe4O N3X!  
        0.200             -0.000865       0.400 =T!eyG
E  
        -6.675373E-05       0.600 ]QC9y:3  
        0.000361 ;P *`v  
             0.800             -0.000651 :3b.`s(M  
             1.000             -0.000791

8;Zz25*  
    STORE 9 =j~BAS*"  
    CHG 2nf<RE>  
    1 SIN bog
3=Ig-  
    1 TH 0 Ie4\d2tQ;  
    CFIX mF:Pplf<  
    END 3iM7c.f*/  
    DPROP P 0 0 6 SURF 2.5 R RESAMPLE hT`fAn_  
    GET 9

dBw7l}  
    ADEF 3 PLOT ADEF a[Nm< qV05  
    4 PLOT