SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

Vyt E  
xrI}3T  
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。 m5gI~1(9
 
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：

<Cq"| A  
RLE CA^.?&CH^O  
ID LASER BEAM SHAPER     ! Beginning of lens input file {hd-w4"115  
WA1 .6328               ! Single wavelength #"r kuDO  
UNI MM               ! Lens is in millimeters ,cQA*;6  
OBG .35 1               ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture at the 1/e**2 point. #s^s_8#&e  
1 TH 22                ! Surface 2 is 22 mm from the waist . (j N]OE^  
2 RD -5 TH 2 GTB S w2Kq(^?  
SF6     ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog Xw(3j)xQ  
3 UMC 0.3 YMT 5          ! Solve for the curvature of surface 3 so the marginal ray has an angle of 0.3; find H m8y]>$  
!spacing so ray height is 5 mm on next surface ;&mxqY8`'  
RD 20 TH 4 PIN 2          ! Guesses for surface 4 3^~
Zj95M  
I9/KM4&  
UMC 0 TH 50           ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. yBe(^ n  
7                    ! Surfaces 6 and 7 exist .zwVCW,u  
a7 )@BzF#  
AFOCAL                       ! because they are required for AFOCAL output. y
A}nPXrd  
END                    ! End of lens input file.

pn*d[M|k  
    CHG /j %_t  
    NOP                  ! Be sure there are no pickups or solves. 确保没有拾取或解决方案。  8bGD  
    4 PIN 2 a
m(#Fa  
    5 TH 10 UMC 0         ! move surface 6 before the caustic在焦散前移动表面6 Cqa3n[Mhw1  
    END ASq`)Rz  
?o>6S EGW  
    PANT                   ! Start of variable parameter definition. 开始定义变量参数 _UIgRkl.  
    VLIST RAD 2 3 4 5   ! Vary four radii. 四个半径变化 `skH-lk,  
    VLIST TH 3          ! Vary the central airspace. 改变中心的空气间隔。 FvA|1c  
    VY 3 CC              ! Vary the conic constant on surface 3. 改变表面3上的圆锥常数 o@',YF>OQ  
    VY 4 CC              ! And on surface 4. 改变表面4上的圆锥常数 NY
wGK|  
    VY 3 G 3            ! Add three aspheric terms to surface3. 向表面3添加三个非球面项 ]:!8 s\#  
    VY 3 G 6 pLo;#e8'f  
    VY 3 G 10 ChVY Vx(  
    VY 4 G 3             ! And three to surface 4. 表面4也添加3个球面顶 <G}m#  
    VY 4 G 6 (xQI($Wq*M  
    VY 4 G 10 o{g@Nk'f  
    END T7s+9CE  
L:^Y@[f  
    AANT                   ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 7_7xL(F/  
    AEC                   ! Enable automatic edge feathering control. 启用控制边缘厚度 I*9Gb$]=  
    ACC                   ! Enable automatic center thickness monitoring启控制中心厚度 F]0Jwm{  
    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 lXw;|dGF  
    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。 8nf4Jk8r  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB1 Y`q!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。 w4aiI2KFq  
Pgx+\;w"  
    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。 Db
QBVy  
    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。 H!#5!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。 % dYI5U89  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1 uiuTv)pwF  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1 ^X$ I=ro  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1 TftOYY.hQ  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1 x6j
m-n  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1 qjzZ}  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1 R rxRa[{Z  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1 }il%AAI9}r  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1 EO"=\C,  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1 <w;D$l}u  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1 Le_CIk 5YL  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1 Y'?Iznb  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1 [KD}U-(Wg  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1 d{?)q
 
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1 U:J /\-  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1 ]m RF[b$  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1 ]y$)%J^T  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1 ?DJuQFv  
    GSO 0 .01 10 P          ! Target the OPD of an SFAN of 10 rays to zero, with a weight of .01将10条光线的SFAN的OPD定为零，权重为.01 ,,XS;X?  
    GSR 0 50 10 P           ! And also target the ray angles to zero. 并且还将光线角度定为零。 i4 P$wlO  
    END _AVy:~/  
Yo>%s4_,  
    SNAP 3SmqXPOw  
    SYNO 50

6ch@Be5*  
    SYNOPSYS AI>OPD KwY`<t1lA;  
[ e$]pN%  
        SYNOPSYS AI>SFA 5 P q
=T<^Tk#e  
:/ ~):tM  
        ID LASER BEAM SHAPER                       115            20-MAY-17   13:32:54 9 Wxq)  
        SAGITTAL RAY FAN ANALYSIS o,iS&U"TC  
)tJL@Qo  
        FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 fN~8L}!l  
        COLOR NUMBER                          1 44z=m MR<  
\xy:6gd:  
         REL ENT PUPIL   WAVEFRONT ABERR n\~"Wim<b  
              XEN            OPD (WAVES) Lx9hq7<  
        ________________________________ f:)]FHPB1  
        0.200             -0.000865       0.400 ZKVp[A  
        -6.675373E-05       0.600 "-G.V#zI  
        0.000361 m~b#:4D3  
             0.800             -0.000651 *C,$W\6sz  
             1.000             -0.000791

0tn7Rkiw  
    STORE 9 !H2C9l:rd  
    CHG pmE1EDPag  
    1 SIN RXIH(WiK  
    1 TH 0 Yqq$kln  
    CFIX Ke'YM{  
    END Z3&XTsq  
    DPROP P 0 0 6 SURF 2.5 R RESAMPLE _p3WE9T  
    GET 9

2nOe^X!*  
    ADEF 3 PLOT ADEF C{lB/F/|!  
    4 PLOT