SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

H~FI@Cf$L  
@} Ig*@  
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。 QoYEWXT|g  
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：

CV0id&Nv  
RLE 72, m c  
ID LASER BEAM SHAPER     ! Beginning of lens input file C~2!@<y  
WA1 .6328               ! Single wavelength a&'9[9E1  
UNI MM               ! Lens is in millimeters SW9 C 8Q  
OBG .35 1               ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture at the 1/e**2 point. -DkD*64wu  
1 TH 22                ! Surface 2 is 22 mm from the waist . y-hTTd"{  
2 RD -5 TH 2 GTB S 'C5id7O&  
SF6     ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog ZVXPp-M  
3 UMC 0.3 YMT 5          ! Solve for the curvature of surface 3 so the marginal ray has an angle of 0.3; find `0Udg,KOs  
!spacing so ray height is 5 mm on next surface V#Wy` ce  
RD 20 TH 4 PIN 2          ! Guesses for surface 4
]o'o v
 
f\ P0%  
UMC 0 TH 50           ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. ]W3_]N 3  
7                    ! Surfaces 6 and 7 exist %M96m  
t=Oq
<r  
AFOCAL                       ! because they are required for AFOCAL output. /#00'(oD  
END                    ! End of lens input file.

"}3sL#|z  
    CHG k7U.]#5V  
    NOP                  ! Be sure there are no pickups or solves. 确保没有拾取或解决方案。 wh(_<VZ  
    4 PIN 2 y_9\07va<  
    5 TH 10 UMC 0         ! move surface 6 before the caustic在焦散前移动表面6 z@`o(gh  
    END UV2W~g  
J_7w_T/  
    PANT                   ! Start of variable parameter definition. 开始定义变量参数 %V=%ARP|  
    VLIST RAD 2 3 4 5   ! Vary four radii. 四个半径变化 ! yJ0Am>  
    VLIST TH 3          ! Vary the central airspace. 改变中心的空气间隔。 RL` jaS?V  
    VY 3 CC              ! Vary the conic constant on surface 3. 改变表面3上的圆锥常数 z\eQB%aM  
    VY 4 CC              ! And on surface 4. 改变表面4上的圆锥常数 #]dm/WzY  
    VY 3 G 3            ! Add three aspheric terms to surface3. 向表面3添加三个非球面项 b|
_e):V|  
    VY 3 G 6 1i#y
>fUj  
    VY 3 G 10 E7O3$B8  
    VY 4 G 3             ! And three to surface 4. 表面4也添加3个球面顶 9JdJn>  
    VY 4 G 6 ;87PP7~  
    VY 4 G 10 sV#%U%un  
    END k<1i.rh  
f(y+1
 
    AANT                   ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 P7w RX F{  
    AEC                   ! Enable automatic edge feathering control. 启用控制边缘厚度 P6_Hz!vE  
    ACC                   ! Enable automatic center thickness monitoring启控制中心厚度 frcX'M}%  
    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 Lyc6nP;F  
    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。 +2{ f>KZ  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB1 6c!
F%xU}  
    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。 CW
eQv9h]X  
LZ)g&A(j?  
    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。 Pyuul4(  
    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。 pJFn 8&!J  
    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。 n>)aw4  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1 %fF,Fnf2  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1 q
eMDC#N  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1 6],?Y+_;)L  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1 #[bosb!R  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1 
-n7@r  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1 v/ Ge+o0K  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1 ~2>Adp  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1 J3y
_JoS  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1 jvQ^Vh!mC  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1 _Yo)m|RaB  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1 koT
3~FK  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1 n#}@|"J  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1 9gA@D%0  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1  B=*0  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1 Aq(cgTNW  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1 r??_2>Q  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1 O^\:J2I(  
    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 4Yvz-aSyO  
    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(G6` dY  
    END P]m{\K  
s YTJ^Kd  
    SNAP KK 7}q<&i  
    SYNO 50

k-&<_ghT \  
    SYNOPSYS AI>OPD (su7*$wV  
xppnBnu$7  
        SYNOPSYS AI>SFA 5 P _t,aPowX  
Q^<amM!  
        ID LASER BEAM SHAPER                       115            20-MAY-17   13:32:54 f'ld6jt|%  
        SAGITTAL RAY FAN ANALYSIS .feB VRg  
zU[o_[+7^  
        FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 Wj3i*x$  
        COLOR NUMBER                          1 PO5,lcBD<  
.]exY i  
         REL ENT PUPIL   WAVEFRONT ABERR O:I]v@  
              XEN            OPD (WAVES) ta.Lq8/  
        ________________________________ ;4-$C=&  
        0.200             -0.000865       0.400 %_n%-Qn  
        -6.675373E-05       0.600 v9J1Hha#  
        0.000361 d. d J^M  
             0.800             -0.000651 'r=2f6G>cP  
             1.000             -0.000791

c^"4l 9w  
    STORE 9 prM)t8S

E  
    CHG J|jvqt9C  
    1 SIN `dF~'  
    1 TH 0 msw'n  
    CFIX ;R&W#Q7>3  
    END &b~X&{3,  
    DPROP P 0 0 6 SURF 2.5 R RESAMPLE f.` 8vaV  
    GET 9

U`N?<zm<oO  
    ADEF 3 PLOT ADEF .>,Y |  
    4 PLOT