SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

VFe-#"0ZO  
E`oSi ez)  
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。 /AK*aRU^  
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：

u+%)JhIp  
RLE 2N6Pa(6  
ID LASER BEAM SHAPER     ! Beginning of lens input file x(C]O,  
WA1 .6328               ! Single wavelength ]
3gYuz|  
UNI MM               ! Lens is in millimeters nG&w0de<>  
OBG .35 1               ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture at the 1/e**2 point. FiV^n6-F`  
1 TH 22                ! Surface 2 is 22 mm from the waist . *T.={>HE8  
2 RD -5 TH 2 GTB S '0\0SL   
SF6     ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog rC=p;BC@dD  
3 UMC 0.3 YMT 5          ! Solve for the curvature of surface 3 so the marginal ray has an angle of 0.3; find Up]VU9z  
!spacing so ray height is 5 mm on next surface oN1!>S9m  
RD 20 TH 4 PIN 2          ! Guesses for surface 4 "cnG/{($*  
}M"-5K}  
UMC 0 TH 50           ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. y>)mSl@1y  
7                    ! Surfaces 6 and 7 exist  y)N.LS  
&*V0(  
AFOCAL                       ! because they are required for AFOCAL output. &%_y6}xIw  
END                    ! End of lens input file.

zJB+C=]D7H  
    CHG 
:Olj   
    NOP                  ! Be sure there are no pickups or solves. 确保没有拾取或解决方案。 ~Mg8C9B?%3  
    4 PIN 2 @B>%B EC  
    5 TH 10 UMC 0         ! move surface 6 before the caustic在焦散前移动表面6
Ymrpf  
    END 44/0}v]  
\K4CbZ,.  
    PANT                   ! Start of variable parameter definition. 开始定义变量参数 "K4X:|Om"  
    VLIST RAD 2 3 4 5   ! Vary four radii. 四个半径变化 oHP>v_X  
    VLIST TH 3          ! Vary the central airspace. 改变中心的空气间隔。 7|{%CckN  
    VY 3 CC              ! Vary the conic constant on surface 3. 改变表面3上的圆锥常数 ;X9MA=b  
    VY 4 CC              ! And on surface 4. 改变表面4上的圆锥常数 D_,_.C~O  
    VY 3 G 3            ! Add three aspheric terms to surface3. 向表面3添加三个非球面项 'vf,T4uQ"  
    VY 3 G 6 e+]YCp[(  
    VY 3 G 10 "6[Ax{c
M  
    VY 4 G 3             ! And three to surface 4. 表面4也添加3个球面顶 d-A%ZAkE]  
    VY 4 G 6 0qaG#&!  
    VY 4 G 10 K>DnD0  
    END CwCo"%E8}  
z9uEOX&2\  
    AANT                   ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 hg86#jq%  
    AEC                   ! Enable automatic edge feathering control. 启用控制边缘厚度 3'gd'`Hn/  
    ACC                   ! Enable automatic center thickness monitoring启控制中心厚度 4`^TC[
  
    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 '3Lx!pMhN  
    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。 w oY)G7%  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB1 U4mh!  
    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。 v J,xz*rc`  
*YEIG#`  
    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。 `rOe5Zp$  
    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。 `OF;>u*:  
    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。 {?h6*>-^Z  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1 +kdU%Sm  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1 ,XF6
Xsg2  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1 FdK R{dX}  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1 ggYIq*4  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1 'amex  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1 w4&v( m  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1 U:5*i  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1 D?&w:C\&@z  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1  }@Ll!
,  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1 4HYH\ey  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1 jAQ)3ON<  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1 1J!tcj1(  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1 [wpt[zG
  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1 zs]>XO~Jg  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1 zqE8PbU0M;  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1 =4%WOI  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1 (x*2BEn|  
    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 qo&SJDG  
    GSR 0 50 10 P           ! And also target the ray angles to zero. 并且还将光线角度定为零。 YJtOdgG|q  
    END v:;C|uE|  
&hM,b!R|  
    SNAP $K>d\{@+7  
    SYNO 50

3By>t!~Q  
    SYNOPSYS AI>OPD y`P7LC  
F@*r%[S/  
        SYNOPSYS AI>SFA 5 P oz5lt4  
t6U+a\-<  
        ID LASER BEAM SHAPER                       115            20-MAY-17   13:32:54 S g_?.XZc[  
        SAGITTAL RAY FAN ANALYSIS ]r{#268  
[>QsMUvak  
        FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 1PjX:]:  
        COLOR NUMBER                          1 :\HN?_?{4  
cH8H)55F  
         REL ENT PUPIL   WAVEFRONT ABERR #JT%]!  
              XEN            OPD (WAVES) MyR\_)P?  
        ________________________________ t"@|;uPAu  
        0.200             -0.000865       0.400 TbUkqABm  
        -6.675373E-05       0.600 qb/!;U_  
        0.000361 pmXWI`s  
             0.800             -0.000651 ="Pyw
Z  
             1.000             -0.000791

G}O
rpPP  
    STORE 9 6(;[ov1  
    CHG J'&?=|  
    1 SIN m`w6wz  
    1 TH 0 53#5p;k  
    CFIX *h8XbBZH  
    END Kof
-;T  
    DPROP P 0 0 6 SURF 2.5 R RESAMPLE ,DsT:8  
    GET 9

uqH! eN5  
    ADEF 3 PLOT ADEF :=KGQ3V~eK  
    4 PLOT