SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

DpQWh+WRy  
3 =c#LUA`  
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。 vfvp#  
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：

I1l^0@J   
RLE pwS"BTZ  
ID LASER BEAM SHAPER     ! Beginning of lens input file 5GgH6  
WA1 .6328               ! Single wavelength ^k$Bx_{  
UNI MM               ! Lens is in millimeters /V`SJ"  
OBG .35 1               ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture at the 1/e**2 point. 5 r_Z3/%  
1 TH 22                ! Surface 2 is 22 mm from the waist . _x3=i\O,  
2 RD -5 TH 2 GTB S 0sH~yvM5  
SF6     ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog =<m!%/I  
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:0oT  
!spacing so ray height is 5 mm on next surface GG<0k\RN  
RD 20 TH 4 PIN 2          ! Guesses for surface 4 2kDv (".  
<y~Ba@1u  
UMC 0 TH 50           ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. ]jn1T^D'  
7                    ! Surfaces 6 and 7 exist _j3rs97@|  
'W4v>0
 
AFOCAL                       ! because they are required for AFOCAL output. |r,})o>  
END                    ! End of lens input file.

izGU&VeB  
    CHG |e+3d3T35  
    NOP                  ! Be sure there are no pickups or solves. 确保没有拾取或解决方案。  U#K4)(C  
    4 PIN 2 nTD%i~t~o  
    5 TH 10 UMC 0         ! move surface 6 before the caustic在焦散前移动表面6 r79P|)\  
    END 2yZ~j_AF[  
D.%%D%AdB  
    PANT                   ! Start of variable parameter definition. 开始定义变量参数 tc)Md]S  
    VLIST RAD 2 3 4 5   ! Vary four radii. 四个半径变化 o#1Ta7Ro  
    VLIST TH 3          ! Vary the central airspace. 改变中心的空气间隔。 Jr;w>8B),  
    VY 3 CC              ! Vary the conic constant on surface 3. 改变表面3上的圆锥常数 *{j;LA.BR#  
    VY 4 CC              ! And on surface 4. 改变表面4上的圆锥常数 zTfjuI|R  
    VY 3 G 3            ! Add three aspheric terms to surface3. 向表面3添加三个非球面项 u0sN[<  
    VY 3 G 6 $ta JVVF  
    VY 3 G 10 2RF3pIFrm  
    VY 4 G 3             ! And three to surface 4. 表面4也添加3个球面顶 &a e!lB  
    VY 4 G 6 ?wv3HN  
    VY 4 G 10 5S!j$_(  
    END OPE+:TvW^  
tjB)-=j[  
    AANT                   ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 S{8-XiL,  
    AEC                   ! Enable automatic edge feathering control. 启用控制边缘厚度 fp\mBe
i  
    ACC                   ! Enable automatic center thickness monitoring启控制中心厚度 y=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 RMpiwO^  
    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。 F%&lM[N%  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB1 @NL<v-t  
    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。 { pQJ.QI  
^c(r4#}$"  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 1 0 LB1 ! Target the flux difference between the marginal ray point and the on!axis point to 0 on surface 6. 瞄准边缘射线点和on之间的通量差!在表面上轴线指向0。 }qoId3iY!7  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .99 0 LB1     ! Target the flux at the 0.99 aperture point. 将光通量定位在0.99孔径点。 nvLdgu4P>  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .98 0 LB1     ! And so on, for a set of zones. 等等，对于一组区域进行设置。 !jU{ }RCR  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1 bpU>(j  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1 `$FX%p  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1 KU{zzn;g  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1 :E|Jqi\  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1 k}E_1_S(  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1 ]+a~/  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1 517wduj  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1 N}NKQ]=  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1 MaD|X_g  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1 }a,ycFt  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1 2Og5e  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1 n{L^W5B  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1 $M0l (htR  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1 ||TZ[l  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1 _K{-1ZYsi  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1 8%YyxoCH  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1 +cYDz#3%  
    GSO 0 .01 10 P          ! Target the OPD of an SFAN of 10 rays to zero, with a weight of .01将10条光线的SFAN的OPD定为零，权重为.01 'U ZzH$h  
    GSR 0 50 10 P           ! And also target the ray angles to zero. 并且还将光线角度定为零。 yi~]}M  
    END WHOy\j},V  
"fhQ{b$i  
    SNAP -zJV(`  
    SYNO 50

hWFOed4C  
    SYNOPSYS AI>OPD :BV$3]y  
<*^|Aj|#  
        SYNOPSYS AI>SFA 5 P v5pkP  
GhcH"D%-  
        ID LASER BEAM SHAPER                       115            20-MAY-17   13:32:54 %(6+{'j~#  
        SAGITTAL RAY FAN ANALYSIS pp1Kor  
>7cj.%  
        FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 SEg{Gso9b  
        COLOR NUMBER                          1 j1->w8  
}S')!3[G  
         REL ENT PUPIL   WAVEFRONT ABERR xZ%3e sp  
              XEN            OPD (WAVES) <3N\OV2  
        ________________________________ ZBx,'ph}4  
        0.200             -0.000865       0.400 1R*;U8?  
        -6.675373E-05       0.600 Ei+lVLoC  
        0.000361 }aa]1X(u  
             0.800             -0.000651 mC\<fo-u  
             1.000             -0.000791

Q"eqql<h#  
    STORE 9 L8'4d'N+>  
    CHG {6Nbar@3  
    1 SIN Kx,X{$Pe  
    1 TH 0 j"TEp$x  
    CFIX DoO ;VF  
    END dQ_'8 )  
    DPROP P 0 0 6 SURF 2.5 R RESAMPLE 76o[qay  
    GET 9

UA6 C/  
    ADEF 3 PLOT ADEF U Rq9:{  
    4 PLOT