SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

IPJs$PtKok  
A@`C<O ^  
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。 Q>X ;7nt0  
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：

>0512_J+  
RLE :S,#*rPKBK  
ID LASER BEAM SHAPER     ! Beginning of lens input file IMVoNKW-  
WA1 .6328               ! Single wavelength b
cOX/  
UNI MM               ! Lens is in millimeters YP#OI6u  
OBG .35 1               ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture at the 1/e**2 point. 1AhL-Lj  
1 TH 22                ! Surface 2 is 22 mm from the waist . {5*+  
2 RD -5 TH 2 GTB S dLj
T^ 9  
SF6     ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog %d*}:295  
3 UMC 0.3 YMT 5          ! Solve for the curvature of surface 3 so the marginal ray has an angle of 0.3; find 2b!b-  
!spacing so ray height is 5 mm on next surface Rov0  
RD 20 TH 4 PIN 2          ! Guesses for surface 4 uE/qraA  
V1(eebi|  
UMC 0 TH 50           ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. !n !~Bw  
7                    ! Surfaces 6 and 7 exist sba0Q[IY  
kV-a'"W5  
AFOCAL                       ! because they are required for AFOCAL output. .]8 Jeb  
END                    ! End of lens input file.

t6LTGWs/_o  
    CHG h~<#1'/<  
    NOP                  ! Be sure there are no pickups or solves. 确保没有拾取或解决方案。 bp5hS/A^1w  
    4 PIN 2 u*H2kn[DU  
    5 TH 10 UMC 0         ! move surface 6 before the caustic在焦散前移动表面6 GfVMj7{  
    END Qa"R?dfr  
+>/Q+nh  
    PANT                   ! Start of variable parameter definition. 开始定义变量参数 & yw-y4 =  
    VLIST RAD 2 3 4 5   ! Vary four radii. 四个半径变化 k%uRG_  
    VLIST TH 3          ! Vary the central airspace. 改变中心的空气间隔。 1eKJ46W  
    VY 3 CC              ! Vary the conic constant on surface 3. 改变表面3上的圆锥常数 'O2{0  
    VY 4 CC              ! And on surface 4. 改变表面4上的圆锥常数 I7]45pF  
    VY 3 G 3            ! Add three aspheric terms to surface3. 向表面3添加三个非球面项 e3',? 5j  
    VY 3 G 6 /&vUi7'  
    VY 3 G 10 H2|w  
    VY 4 G 3             ! And three to surface 4. 表面4也添加3个球面顶 c-`&e-~XKL  
    VY 4 G 6 aiUn bP  
    VY 4 G 10  #]n[  
    END 4}96|2L5  
>e8t  
    AANT                   ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 sE]eIN  
    AEC                   ! Enable automatic edge feathering control. 启用控制边缘厚度 }|Cw]GW  
    ACC                   ! Enable automatic center thickness monitoring启控制中心厚度 )WuuU [(  
    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 `[Kh[|  
    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。 {}vW=  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB1 FL0[V,  
    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。 ^Fy) oWS  
D[yaAG<  
    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。 )p ,-TtV  
    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。 _d)w, ;m#  
    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。 z_r W1?|  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1 hF!yp7l;  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1 rJD>]3D5p  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1 (w4#?_  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1 sK}Ru?a)  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1 7{/qQGL  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1 0nG& LL5  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1 ,_P(!7Z8  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1 3p$ZHH.UP  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1 ]X@/0  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1 6'|J ;  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1 2 R1S>X  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1 Y==# yNwM  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1 yu3EPT!~  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1 hq(3%- 7&  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1 k$3.FO"  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1 5N`g  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1 ojtcKw  
    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 g 9>p?XY  
    GSR 0 50 10 P           ! And also target the ray angles to zero. 并且还将光线角度定为零。 A7~)h}~   
    END K#+TCZ,  
V>4 !fD=  
    SNAP plb'EP>e  
    SYNO 50

wz>j>e6k`  
    SYNOPSYS AI>OPD 9bqfZ"6nXY  
-wvJZ  
        SYNOPSYS AI>SFA 5 P o6Vc}jRH  
ctH`71Y  
        ID LASER BEAM SHAPER                       115            20-MAY-17   13:32:54
~wh8)rm  
        SAGITTAL RAY FAN ANALYSIS "AUY+ LN  
H)t8d_^|j  
        FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 mZMLDs:  
        COLOR NUMBER                          1 EDL<J1%  
/of,4aaK7  
         REL ENT PUPIL   WAVEFRONT ABERR R"=G?d)  
              XEN            OPD (WAVES) PNg,
bcl  
        ________________________________ is#?O5:2  
        0.200             -0.000865       0.400 {Qlvj.Xw  
        -6.675373E-05       0.600 xxiEL2"`>  
        0.000361 %|l*=v  
             0.800             -0.000651 $;$_N43  
             1.000             -0.000791

cp[4$lu  
    STORE 9 a;([L8^7$l  
    CHG g%[lUxL  
    1 SIN Tx],- U  
    1 TH 0 !63x^# kg  
    CFIX M^k~w{   
    END /d8PDc"  
    DPROP P 0 0 6 SURF 2.5 R RESAMPLE Sf lHSMFw  
    GET 9

?w /tq!  
    ADEF 3 PLOT ADEF F7cv`i?2."  
    4 PLOT