SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

DG?"5:Zd  
uV=Qp1~  
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。 'D@-  
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：

0=K9`=5d0  
RLE 7PkJ-JBA  
ID LASER BEAM SHAPER     ! Beginning of lens input file Mb]rY>B4  
WA1 .6328               ! Single wavelength mdw7}%5V  
UNI MM               ! Lens is in millimeters /r=tI)'$  
OBG .35 1               ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture at the 1/e**2 point. ~j<+k4I~  
1 TH 22                ! Surface 2 is 22 mm from the waist . (7r<''  
2 RD -5 TH 2 GTB S `(3/$%  
SF6     ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog ,~"$k[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 LGl2$#x  
!spacing so ray height is 5 mm on next surface [/X4"D-uOK  
RD 20 TH 4 PIN 2          ! Guesses for surface 4 SXy=<%ed  
AW,53\ 0  
UMC 0 TH 50           ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. "70WUx(\t  
7                    ! Surfaces 6 and 7 exist mVR P~:+  
El@(mOu|  
AFOCAL                       ! because they are required for AFOCAL output. u{*SX k  
END                    ! End of lens input file.

xl#LrvxI  
    CHG Yc'kvj)_M  
    NOP                  ! Be sure there are no pickups or solves. 确保没有拾取或解决方案。 ~I}&V T  
    4 PIN 2 -UD\;D?$  
    5 TH 10 UMC 0         ! move surface 6 before the caustic在焦散前移动表面6 [B|MlrZ  
    END d`F&aC  
3%E74 mOcD  
    PANT                   ! Start of variable parameter definition. 开始定义变量参数 K=,F#kn  
    VLIST RAD 2 3 4 5   ! Vary four radii. 四个半径变化 IEzaK  
    VLIST TH 3          ! Vary the central airspace. 改变中心的空气间隔。 w.0qp)}  
    VY 3 CC              ! Vary the conic constant on surface 3. 改变表面3上的圆锥常数 V#`fs|e;y  
    VY 4 CC              ! And on surface 4. 改变表面4上的圆锥常数 }5(Ho$S(  
    VY 3 G 3            ! Add three aspheric terms to surface3. 向表面3添加三个非球面项 Q^#;
WASi  
    VY 3 G 6 ?!`=X>5  
    VY 3 G 10 <-u8~N@43W  
    VY 4 G 3             ! And three to surface 4. 表面4也添加3个球面顶 M-giR:,  
    VY 4 G 6 67VT\f  
    VY 4 G 10 iURk=*Z=  
    END IzpZwx^3''  
1Tm
^  
    AANT                   ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 /=gOa\k|p  
    AEC                   ! Enable automatic edge feathering control. 启用控制边缘厚度 G 8V,  
    ACC                   ! Enable automatic center thickness monitoring启控制中心厚度 Ba/Yl  
    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 ~>+]%FPv  
    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。 gwWN%Z"  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB1 )kkhJI*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。 n2fbp\I  
/\WQxe  
    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。 Y2?.}
ZO
 
    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。 Gqy,u3lE  
    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。 f?'JAC*  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1 1Q.\s_2  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1 P[k$vD  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1 a!u rew#  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1 %C=]1Q=T)  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1 <,>P0tY}  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1 _`pD`7:aI^  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1 w18y}mS"H  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1 f`&dQ,;  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1 d:i;z9b@to  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1 <E0UK^-}  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1 'GL*u#h  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1 Z"
uY}P3  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1 MC{ 2X  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1 oun;rMq  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1 ?:
L:EW8  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1 V@\%)J'g  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1 E_bO9nRHV  
    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 }ga@/>Sl&  
    GSR 0 50 10 P           ! And also target the ray angles to zero. 并且还将光线角度定为零。 QQV~?iW{~  
    END J:kmqk!  
@, Wvvh  
    SNAP HuVJ\%.  
    SYNO 50

,DZX$Ug~+E  
    SYNOPSYS AI>OPD uy}%0vLo  
Usta0Ag  
        SYNOPSYS AI>SFA 5 P d`(@_czdF  
?Oc{bF7  
        ID LASER BEAM SHAPER                       115            20-MAY-17   13:32:54 A2nqf^b{#  
        SAGITTAL RAY FAN ANALYSIS <Engi!  
UAyC.$!  
        FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 bN3#{l-`  
        COLOR NUMBER                          1 25&J7\P*  
51QRM32Y  
         REL ENT PUPIL   WAVEFRONT ABERR $/7pYl\n  
              XEN            OPD (WAVES) ku..aG`  
        ________________________________ ;-Jb1"5  
        0.200             -0.000865       0.400 :hI@AA>g  
        -6.675373E-05       0.600 LvEnXS  
        0.000361 B)QHM+[=F  
             0.800             -0.000651 > z^#  
             1.000             -0.000791

chEn|>~  
    STORE 9 Wy%s1iu  
    CHG y7|P-3[ 4w  
    1 SIN }E7:ihy  
    1 TH 0 W\L`5CW  
    CFIX ts8+V<g  
    END ~M(5Ho  
    DPROP P 0 0 6 SURF 2.5 R RESAMPLE >pr=|$zk=  
    GET 9

U`]T~9I  
    ADEF 3 PLOT ADEF ys#i@  
    4 PLOT