SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

C~a-R#  
\!,@pe_  
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。 /=2  
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：

}w8:`g'T0/  
RLE y~pJ|E  
ID LASER BEAM SHAPER     ! Beginning of lens input file f")*I  
WA1 .6328               ! Single wavelength @AU<'?k  
UNI MM               ! Lens is in millimeters :
]oRx  
OBG .35 1               ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture at the 1/e**2 point. o`]u&  
1 TH 22                ! Surface 2 is 22 mm from the waist . @(H  
2 RD -5 TH 2 GTB S ce\ F~8y  
SF6     ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog ghd*EXrF H  
3 UMC 0.3 YMT 5          ! Solve for the curvature of surface 3 so the marginal ray has an angle of 0.3; find &r Lg/UEV-  
!spacing so ray height is 5 mm on next surface |KxFi
H  
RD 20 TH 4 PIN 2          ! Guesses for surface 4 h_Cac@F0  
^UAL5}CQt  
UMC 0 TH 50           ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. =D2x@ank[  
7                    ! Surfaces 6 and 7 exist *P
jW,   
9@."Y>1G  
AFOCAL                       ! because they are required for AFOCAL output. ^#VyIF3q  
END                    ! End of lens input file.

-6KGQc}U  
    CHG Q}MS $[y  
    NOP                  ! Be sure there are no pickups or solves. 确保没有拾取或解决方案。 dT9!gNvQ  
    4 PIN 2 S@a#,,\[  
    5 TH 10 UMC 0         ! move surface 6 before the caustic在焦散前移动表面6 v8xN
tUxN  
    END UldG0+1d  
Xbb('MoI63  
    PANT                   ! Start of variable parameter definition. 开始定义变量参数 ~"+Fp&[9f  
    VLIST RAD 2 3 4 5   ! Vary four radii. 四个半径变化 `2@t) :  
    VLIST TH 3          ! Vary the central airspace. 改变中心的空气间隔。 eSgCS*}0$z  
    VY 3 CC              ! Vary the conic constant on surface 3. 改变表面3上的圆锥常数 {IW pI *  
    VY 4 CC              ! And on surface 4. 改变表面4上的圆锥常数 m1k+u)7kD  
    VY 3 G 3            ! Add three aspheric terms to surface3. 向表面3添加三个非球面项 XHu2G t_  
    VY 3 G 6 N+9`'n^x  
    VY 3 G 10 |*im$[g=-  
    VY 4 G 3             ! And three to surface 4. 表面4也添加3个球面顶 K~_[[)14b  
    VY 4 G 6 4u zyU_  
    VY 4 G 10 pA*cF!tq7  
    END bX:ARe O  
U
'st\Dt  
    AANT                   ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 =_`4HDr  
    AEC                   ! Enable automatic edge feathering control. 启用控制边缘厚度 E:N~c
'k  
    ACC                   ! Enable automatic center thickness monitoring启控制中心厚度 $:%?-xy(  
    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 I T)rhi:  
    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。 KbY5 qou  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB1 i`^`^Ka  
    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。 h
Y.zwotH  
%/:{x()G  
    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。 fL8+J]6A6  
    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。 !TRJsL8  
    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。 {iqH 27\E  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1 $e;_N4d^  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1 OgNt"Vg  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1 JU7EC~7|2c  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1 RpE69:~PV  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1 )POuH*j  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1 k=<,A'y-/  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1 9&=~_,wJd  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1 b:Lp`8Du  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1  t]Xdzy  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1 xV'\2n=1T  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1 )g:\N8AZK  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1 FLO#!G  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1 Ctxs]S tU%  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1 c,1Yxg]|  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1 &UUIiQm~  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1 :J-@+_J  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1 8YAUy\  
    GSO 0 .01 10 P          ! Target the OPD of an SFAN of 10 rays to zero, with a weight of .01将10条光线的SFAN的OPD定为零，权重为.01 c<j2wKz  
    GSR 0 50 10 P           ! And also target the ray angles to zero. 并且还将光线角度定为零。 ~jb6  
    END E0^~i:Mk  
@8TD^ub  
    SNAP pq6}q($Rk  
    SYNO 50

f0fN1
 
    SYNOPSYS AI>OPD iIq='xwa9  
#CoJ S[t  
        SYNOPSYS AI>SFA 5 P I|JMkP  
F_=RY]  
        ID LASER BEAM SHAPER                       115            20-MAY-17   13:32:54 pGz-5afL  
        SAGITTAL RAY FAN ANALYSIS +?n81|7`  
w{Wz^=';  
        FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 716JnG>  
        COLOR NUMBER                          1 *z`_U]tP  
"jzU`  
         REL ENT PUPIL   WAVEFRONT ABERR gk\IivPb  
              XEN            OPD (WAVES) _niXl&C  
        ________________________________ JS r&
 S[  
        0.200             -0.000865       0.400 A^_BK(EY  
        -6.675373E-05       0.600 s)#FqB8  
        0.000361 )_OKw?Zi  
             0.800             -0.000651 /c~z(wv  
             1.000             -0.000791

@ 9D, f  
    STORE 9 f( 5c  
    CHG Yjv}@i"  
    1 SIN {wRsV=*  
    1 TH 0 7.$0LN/a!Z  
    CFIX 3'6%P_S  
    END cj@Ygc)n  
    DPROP P 0 0 6 SURF 2.5 R RESAMPLE .`&($W  
    GET 9

,qV8(`y_  
    ADEF 3 PLOT ADEF *|ez|*-  
    4 PLOT