SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

imx/hz!  
~&/|J)}  
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。 O<R6^0B42  
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：

o W)M&$oS  
RLE LzEAA{  
ID LASER BEAM SHAPER     ! Beginning of lens input file Ozk^B{{o  
WA1 .6328               ! Single wavelength n2bL-  
UNI MM               ! Lens is in millimeters 2a;
vLc4  
OBG .35 1               ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture at the 1/e**2 point. %6`{KT?  
1 TH 22                ! Surface 2 is 22 mm from the waist . qYg4H|6  
2 RD -5 TH 2 GTB S O&#bC  
SF6     ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog @<]xbWhuw  
3 UMC 0.3 YMT 5          ! Solve for the curvature of surface 3 so the marginal ray has an angle of 0.3; find eSynw$F2N  
!spacing so ray height is 5 mm on next surface U.oxLbJ`  
RD 20 TH 4 PIN 2          ! Guesses for surface 4 mMqT-jT  
%h**L'~``  
UMC 0 TH 50           ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. 1#
AdEd[  
7                    ! Surfaces 6 and 7 exist e`Xy!@`_  
6 ^X$;  
AFOCAL                       ! because they are required for AFOCAL output. Sf}>~z2  
END                    ! End of lens input file.

pRtxyL"y  
    CHG j%iz>  
    NOP                  ! Be sure there are no pickups or solves. 确保没有拾取或解决方案。 K!?T7/@  
    4 PIN 2 QD LXfl/  
    5 TH 10 UMC 0         ! move surface 6 before the caustic在焦散前移动表面6 3,j)PKf ;  
    END t"`LJE
._P  
U,C L*qTF  
    PANT                   ! Start of variable parameter definition. 开始定义变量参数 ?)#dP8n  
    VLIST RAD 2 3 4 5   ! Vary four radii. 四个半径变化 L!E/ )#{  
    VLIST TH 3          ! Vary the central airspace. 改变中心的空气间隔。 zCD?5*7  
    VY 3 CC              ! Vary the conic constant on surface 3. 改变表面3上的圆锥常数 a z 7Vy-  
    VY 4 CC              ! And on surface 4. 改变表面4上的圆锥常数 f>JuxX\G  
    VY 3 G 3            ! Add three aspheric terms to surface3. 向表面3添加三个非球面项 dtQ>4C"N  
    VY 3 G 6 |U?5% L  
    VY 3 G 10 Lj"~6l`)  
    VY 4 G 3             ! And three to surface 4. 表面4也添加3个球面顶 m?-3j65z  
    VY 4 G 6 8uoFV=bj\  
    VY 4 G 10 c,KT1me  
    END UYH;15s  
S .rT5A[  
    AANT                   ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 mt7}1s,i[  
    AEC                   ! Enable automatic edge feathering control. 启用控制边缘厚度 4-[L^1%S[  
    ACC                   ! Enable automatic center thickness monitoring启控制中心厚度 KO(+%>^R  
    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 QP|Ou*Qm)  
    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。 chsjY]b  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB1 OiX>^_iDt  
    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。 RqW ZhHI1M  
[7?K9r\#  
    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。 BQv+9(:fQB  
    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。 vm)&WEL!  
    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。 5O&6 (Gaf  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1 *L8Pj`zR  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1 9^J8V]X  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1 d$s1l  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1 4VPL -":6  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1 v$"#9oh  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1 IC+Z C   
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1 w!)B\l^+c  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1 Y((s<]7  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1 Zo`'xg  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1 i]*Wt8~!  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1 JxI}#iA  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1 Rd;k>e  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1 DF'-dh</*  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1 `CW8Wj  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1 .ps'{rl8  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1 l2>G +t(,  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1 _{&znXf>?6  
    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 b9[;qqq@'  
    GSR 0 50 10 P           ! And also target the ray angles to zero. 并且还将光线角度定为零。 >/1N#S#9  
    END A] pLq`  
}% JLwN  
    SNAP HDYr?t~V  
    SYNO 50

*PE1)bF  
    SYNOPSYS AI>OPD >|!F.W  
KgX~PP>  
        SYNOPSYS AI>SFA 5 P 0Psp/H%  
ji<b#YO4  
        ID LASER BEAM SHAPER                       115            20-MAY-17   13:32:54 8I04Nx  
        SAGITTAL RAY FAN ANALYSIS BFt?%E/]  
p!>FPS  
        FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 V0z.w:-  
        COLOR NUMBER                          1 !HL7a]PB  
;rJR+wpNa  
         REL ENT PUPIL   WAVEFRONT ABERR fLL_{o0T  
              XEN            OPD (WAVES) \%=\_"^?  
        ________________________________ MPA<?  
        0.200             -0.000865       0.400 Ek(. ["  
        -6.675373E-05       0.600 :}TT1@  
        0.000361 qI\qpWS\  
             0.800             -0.000651 $[5ihV$u  
             1.000             -0.000791

 y$7Fq'  
    STORE 9 ;$l!mv7  
    CHG X|t?{.p  
    1 SIN e~=fo#*2?@  
    1 TH 0 G+ PBV%gE[  
    CFIX !YSAQi;I  
    END ~F^=7oq  
    DPROP P 0 0 6 SURF 2.5 R RESAMPLE [t5:4 Iq  
    GET 9

_H>ABo  
    ADEF 3 PLOT ADEF 5:E7nqsNhq  
    4 PLOT