SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

D]pK=247  
Q"OV>klk  
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。 r%y;8$/-  
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：

68p\WheCal  
RLE ?)?IZ Qj  
ID LASER BEAM SHAPER     ! Beginning of lens input file 7O8V1Tt  
WA1 .6328               ! Single wavelength CRc!|?  
UNI MM               ! Lens is in millimeters jM
f 7J  
OBG .35 1               ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture at the 1/e**2 point. !bZhj3.  
1 TH 22                ! Surface 2 is 22 mm from the waist . N&I8nZ9  
2 RD -5 TH 2 GTB S \3Q:K|  
SF6     ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog 8K@"B  
3 UMC 0.3 YMT 5          ! Solve for the curvature of surface 3 so the marginal ray has an angle of 0.3; find ~mXZfG/D  
!spacing so ray height is 5 mm on next surface Sv7>IVC?@  
RD 20 TH 4 PIN 2          ! Guesses for surface 4 {DEzuU  
}\`(m\2xo  
UMC 0 TH 50           ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. *Z]5!$UpC  
7                    ! Surfaces 6 and 7 exist FXOT+9bg  
Gut J_2f^9  
AFOCAL                       ! because they are required for AFOCAL output. Y7*(_P3/  
END                    ! End of lens input file.

sR"zRn  
    CHG bK03S Vx  
    NOP                  ! Be sure there are no pickups or solves. 确保没有拾取或解决方案。 ;[T
ljcbS  
    4 PIN 2 1z})mfsh  
    5 TH 10 UMC 0         ! move surface 6 before the caustic在焦散前移动表面6 >a&?AP #  
    END #<a_: m)@  
;[{:'^n  
    PANT                   ! Start of variable parameter definition. 开始定义变量参数 '2|1%NSW9  
    VLIST RAD 2 3 4 5   ! Vary four radii. 四个半径变化 {BFT  
    VLIST TH 3          ! Vary the central airspace. 改变中心的空气间隔。 ?ID* /u|X  
    VY 3 CC              ! Vary the conic constant on surface 3. 改变表面3上的圆锥常数 IF&g.
R  
    VY 4 CC              ! And on surface 4. 改变表面4上的圆锥常数 -yX

.Jv  
    VY 3 G 3            ! Add three aspheric terms to surface3. 向表面3添加三个非球面项 ";wyNpb(  
    VY 3 G 6 xa87xX=a  
    VY 3 G 10 awj+#^  
    VY 4 G 3             ! And three to surface 4. 表面4也添加3个球面顶 8- dRdQu]  
    VY 4 G 6 P]pmt1a  
    VY 4 G 10 ,U6*kvHS6  
    END N<KKY"?I'  
eaV3)uP  
    AANT                   ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 %B#hb<7}  
    AEC                   ! Enable automatic edge feathering control. 启用控制边缘厚度 6#E]zmXO2  
    ACC                   ! Enable automatic center thickness monitoring启控制中心厚度 -Bo86t)F  
    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 3C277nx  
    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。 6RK ~Dl&g  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB1 wqJ*%  
    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。 wXc,FD$  
f!5F]qP>-  
    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。 Q,zC_  
    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。 ' 2>l  
    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。 >?S\~Y  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1 "#*
Nnt  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1 ^F>4~68d  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1 NNwc!x)*  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1 LWD.  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1 7<^'DOs  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1
.W!tveX8-  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1 *Y8XP8u/  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1  %)pP[[h  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1 ,/~[S  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1 YV*b~6{d  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1 zLh Fbyn(  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1 m])Lw@#9W  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1 -Bj.hx*  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1 ;xL67e%?  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1 Uf# PoQ!y  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1 hO#HvW  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1 !d\t:0;  
    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 CNut{4  
    GSR 0 50 10 P           ! And also target the ray angles to zero. 并且还将光线角度定为零。 llNXQlP\B  
    END rqF"QU=l  
(G#}*  
    SNAP ICk(z~D~  
    SYNO 50

"r@G@pe  
    SYNOPSYS AI>OPD rw
&y,%2  
%8 qSv%_  
        SYNOPSYS AI>SFA 5 P PQ,+hq  
M2dm
G<  
        ID LASER BEAM SHAPER                       115            20-MAY-17   13:32:54  *.8JP  
        SAGITTAL RAY FAN ANALYSIS IK3qE!,&U  
L7m`HVCt&  
        FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 90p3V\LO  
        COLOR NUMBER                          1 3x![8 x  
)U'yUUi  
         REL ENT PUPIL   WAVEFRONT ABERR 85} ii{S  
              XEN            OPD (WAVES) E[UO5X  
        ________________________________ mk\i}U>`  
        0.200             -0.000865       0.400 P])L8zK  
        -6.675373E-05       0.600 ZY)%U*jWU  
        0.000361 AQe!Sqg'  
             0.800             -0.000651 XoJgs$3B  
             1.000             -0.000791

C%]."R cMC  
    STORE 9 YwXXXh  
    CHG kQ~ %=pn  
    1 SIN EMhr6</  
    1 TH 0 .liyC~YW  
    CFIX Ra0=q4vdk  
    END 8[~~gYl  
    DPROP P 0 0 6 SURF 2.5 R RESAMPLE |YRY!V_w  
    GET 9

XIRR Al(,  
    ADEF 3 PLOT ADEF -E]Sk&4Gj  
    4 PLOT