SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

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,4kly_$BH  
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。 MA}~bfB  
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：

tK@|sZ>3\  
RLE Y j[M>v  
ID LASER BEAM SHAPER     ! Beginning of lens input file _+c' z  
WA1 .6328               ! Single wavelength Hzm<KQ g  
UNI MM               ! Lens is in millimeters :bBLP7eyV  
OBG .35 1               ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture at the 1/e**2 point. 9f UD68Nob  
1 TH 22                ! Surface 2 is 22 mm from the waist . G$#Q:]N  
2 RD -5 TH 2 GTB S @bPR"j5D  
SF6     ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog Jo%`N#jG   
3 UMC 0.3 YMT 5          ! Solve for the curvature of surface 3 so the marginal ray has an angle of 0.3; find >"LHr&;m&h  
!spacing so ray height is 5 mm on next surface *\#/4_yB}  
RD 20 TH 4 PIN 2          ! Guesses for surface 4 JONfNb+  
@#HB6B  
UMC 0 TH 50           ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. ;Fo%R$y  
7                    ! Surfaces 6 and 7 exist "LwLTPC2  
}s+
t*z  
AFOCAL                       ! because they are required for AFOCAL output. U}#3LFr.?  
END                    ! End of lens input file.

.AB n$ml]  
    CHG o!6~tO=%  
    NOP                  ! Be sure there are no pickups or solves. 确保没有拾取或解决方案。 5OHg%
^  
    4 PIN 2 }j+Af["W?  
    5 TH 10 UMC 0         ! move surface 6 before the caustic在焦散前移动表面6 r4YiXss  
    END " V[=U13  
BZJ\tPSR  
    PANT                   ! Start of variable parameter definition. 开始定义变量参数 ^pB}eh.@U  
    VLIST RAD 2 3 4 5   ! Vary four radii. 四个半径变化 Ux[2 +Cf  
    VLIST TH 3          ! Vary the central airspace. 改变中心的空气间隔。 `efC4#*!!  
    VY 3 CC              ! Vary the conic constant on surface 3. 改变表面3上的圆锥常数 9Wu c1#  
    VY 4 CC              ! And on surface 4. 改变表面4上的圆锥常数 Y"{L&H `  
    VY 3 G 3            ! Add three aspheric terms to surface3. 向表面3添加三个非球面项 Dx)>`yJk$;  
    VY 3 G 6 mS$9D{  
    VY 3 G 10 <K g=?wb  
    VY 4 G 3             ! And three to surface 4. 表面4也添加3个球面顶 ]et ]Vkg  
    VY 4 G 6 z6IOVQ*r  
    VY 4 G 10  W8blHw"  
    END 8k( zU>^  
K20,aWBq;3  
    AANT                   ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 pwF+ZNo  
    AEC                   ! Enable automatic edge feathering control. 启用控制边缘厚度 %>p[;>jW  
    ACC                   ! Enable automatic center thickness monitoring启控制中心厚度 *|gY7Av*  
    ASC                   ! Enable automatic slope control, so curves don’t get too steep. 启用自动坡度控制，因此曲线不会太陡峭 ]QU 9|1  
    LUL 100 1 1 A TOTL  ! Limit the paraxial total length to no more than 150 mm. 限制近轴总长度不超过150毫米。 J#>)+  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB1 x5w5xw  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB2 ! Assign a target of 5 mm to the marginal ray on surfaces 5, 6. 为表面5,6上的边缘射线分配5 mm的目标。 Ie<H4G5Vh  
qw?Wi%t(x8  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 1 0 LB1 ! Target the flux difference between the marginal ray point and the on!axis point to 0 on surface 6. 瞄准边缘射线点和on之间的通量差!在表面上轴线指向0。 GyC/39<P  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .99 0 LB1     ! Target the flux at the 0.99 aperture point. 将光通量定位在0.99孔径点。 ,59G6o  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .98 0 LB1     ! And so on, for a set of zones. 等等，对于一组区域进行设置。 k!Ym<RD%N  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1 |2Vhj<6  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1 c>|1%}"?  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1 qix$ }(P  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1 @=7[KMb  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1 f};RtRo2  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1 L[s`8u<_)z  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1 !"g2F
}n  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1 FNN7[ku!  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1 CL|d>  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1 Aaw]=8 OI  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1 @3w6!Sgh  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1 N&uRL_X.  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1 H9\,;kM)  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1 &ir|2"HV  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1 sck.2-f"  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1 HUFm@?  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1 0$qK: z
e  
    GSO 0 .01 10 P          ! Target the OPD of an SFAN of 10 rays to zero, with a weight of .01将10条光线的SFAN的OPD定为零，权重为.01 UVd ^tg  
    GSR 0 50 10 P           ! And also target the ray angles to zero. 并且还将光线角度定为零。 -k?K|w*X  
    END
,Y&7` m  
lt{Df~c  
    SNAP )krBjF.$  
    SYNO 50

0iAQ;<*xi  
    SYNOPSYS AI>OPD j0b>n#e7  
8DuD1hZq  
        SYNOPSYS AI>SFA 5 P XxYwBc'pc  
zcy`8&{A<?  
        ID LASER BEAM SHAPER                       115            20-MAY-17   13:32:54 
]IclA6  
        SAGITTAL RAY FAN ANALYSIS H -K%F_#  
FvJkb!5*e_  
        FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 +gyGA/5:d$  
        COLOR NUMBER                          1 z41v5rB4  

/M@[ 8  
         REL ENT PUPIL   WAVEFRONT ABERR +MtxS l  
              XEN            OPD (WAVES) @iU(4eX  
        ________________________________ DC~1}|B"  
        0.200             -0.000865       0.400 lt("yqBu
 
        -6.675373E-05       0.600 M+VAol}1  
        0.000361 uC! dy  
             0.800             -0.000651 >|pN4FS  
             1.000             -0.000791

1d!TU=*  
    STORE 9 P#|}]oG%  
    CHG p
=[SDk`  
    1 SIN p4@0[z'  
    1 TH 0 489xoP  
    CFIX r+usMF<'  
    END Yy{(XBJ~%t  
    DPROP P 0 0 6 SURF 2.5 R RESAMPLE [ <j4w  
    GET 9

z~th{4#E;  
    ADEF 3 PLOT ADEF @Hl+]arUh  
    4 PLOT