SYNOPSYS 光学设计软件课程十一:球形激光光束整形器
]#q$i[Y 激光器的输出具有非均匀的高斯强度分布,并且对于某些应用,人们希望使其均匀分布。 这是激光束整形器的工作需求。 @:!% Z` 处理办法: G`;mSq6i 这项工作可以通过多种方式完成。 对于具有球面的简单透镜,它需要以重新分布光的方式平衡大量的球差,降低光束中心处的能量密度,同时在边缘附近增加光束。 使用非球面表面更容易,其中人们可以更好地控制要引入的像差量,如果使用衍射光学元件,则更容易控制。 问题是后者比球面镜片贵得多,所以我们要明白我们想要一个什么样的结果。 ZC^?ng 考虑到这一点,我们将尝试一种全部使用球面透镜的方法,以确定我们可以制作光束的均匀程度以及我们需要多少元件。 让我们从一个非常简单的结构开始。 %VXIiu[ 将腰半径为0.35mm的HeNe激光器转换成直径为10mm且均匀至10%以内的光束。 2Y=Q% 这是我们输入的初始结构: QEx&AT RLE ! Beginning of lens input file. ID LASER BEAM SHAPER 6e}T
zc\@( WA1 .6328 ! Single wavelength (ueH@A"9; UNI MM ! Lens is in millimeters gKIN* Od OBG .35 2 ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture as 2 * 1/e**2 point. G~Y#l@8M+ 1 TH 22 ! Surface 2 is 22 mm from the waist. R9+f^o`W 2 RD -5 TH 2 GTB S ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog SF6 >S?7-2X 3 UMC 0.3 YMT 5 ! Solve for the curvature of surface 3 so the marginal ray has an angle of 0.3 K:pG<oV|} ! find spacing so ray height is 5 mm on next surface 6skd>v UU 4 RD 20 TH 4 PIN 2 ! Guesses for surface 4 !yV)EJ:$ 5 UMC 0 TH 50 ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. g)MLgjj 7 ! Surfaces 6 and 7 exist p 4b6TI9; AFOCAL ! because they are required for AFOCAL output. %U1HvmyK END ! End of lens input file. ~i}/ `X`|]mWj (这个系统处于AFOCAL模式,这意味着输出将被准直。但是如果图像处于无限远处,横向像差是没有意义的,因此程序将它们转换为角度像差,不需要“完美透镜”。但程序需要 最后两个虚拟表面,它在那里进行平移,这里是表面6和7.) Ac[;S!R 首先,让我们检查一下能量密度如何从孔径的中心下降到边缘。 有三种方法可以做到这一点。 最简单的是使用FLUX命令: `WQpGBS_z_ FLUX 100 P 3 ;{n*F=%uC |txzIc.# 此输入将显示表面3上的光通量,显示预期的衰减: EVbDI yFn 另一种方法使用FLUX像差。 此列表为您提供了更大的灵活性,因为您可以自己指定孔径和视场点。 使用以下命令创建MACro。 (注意DD的符号定义): gJzS,g1] DD: DO MACRO FOR AIP = -1 TO 1 >rh<%55P` COMPOSITE ! Ready a composite definition. CR|>?9V CD1 P FLUX 0 0 AIP 0 3 ! Composite data number 1 is the flux at a relative Y- coordinate of AIP fAvB!e ! (defined later) on surface 3. 8}^ym^H|j = CD1 3v<9 Z9O Z1 = FILE 1 qZSW5lC0 = 1 + Z1 :!,.c$M ORD = FILE 1 ['0^gN$:e x1:1Jj: 运行此MACro一次,然后输入STEPS = 100然后输入DD。 程序将AIP的值从-1循环到1,并绘制光通量密度。 让我解释一下。 A?c?(~9O • CD1 P FLUX ...计算表面3处AIP区域(环变量)的光通量衰减 Z,b^f
Vw • = CD1是一个等式,其结果自动放在FILE位置1。 q?&J |