小火龙果 |
2024-07-17 15:55 |
SYNOPSYS 光学设计软件课程七十五:衍射透镜设计激光光束整形器
1.概述 {N'<_%cu 衍射透镜也被称为光学衍射元件,或者 DOE 类似于菲涅尔透镜, 有很多的倾斜的区块, 唯一不同的是区块的高度是通过计算得到的,用来让光线的相位变化刚好是一个波长或者是相位的一个周期。 6)[gF1 u5rHQA0% 初始宏文件可以评论区留言获取 -W.bOr [attachment=129419] S:{`eDk\A_ DW>|'w % 所以它像一个具有不均匀间距的圆形衍射光栅.因为它以布拉格角衍射,所以它的衍射效率很高。 L7PMam Yx':~
2.1设计要求 (g3@3.Kk) 下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标: k<QZ_*x}G 将最细直径为0.35 mm的氦氖激光束扩展成变动范围在10%以内的直径为 10 mm 的均匀激光束。只使用两个元件, 每个的一侧都有一个 DOE。 vu|-}v?: SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果: xFp?+a 初始宏文件可以评论区留言获取 W,bu=2K6 [attachment=129420] V(P 1{g 0P^&{ek+) 以上展示部分命令,这其中, Y[.f`Ei2 OBG 的物是高斯光束. bmI6OIWl DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. dLtmG:II 得到的初始结构如下: [attachment=129421] *yqke<o9) ^Fg!.X_ 这是最初的设计,效果并不是十分理想 O6$n VpD3 原因如下: .Zm de*b 1.光束被扩大了但是并不准直。 >gf,8flgj 2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 h)h%y)1 优化 +O!4~k^ DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 pIl[)%F 优化函数还包括绝大多数的 FLUX 像差, 控制着各个区域的衰减。 6ac_AsFK 改变高阶项 $ 9
k5a 应该怎样确定改变哪个 G 变量? 8/zv3.+[ 所有的一切只需要按几下按键. 输入 wj 15Og? HELP USS 0;tu}]jnN 然后找到类型16。 J!d=aGY0- [attachment=129422] d5#z\E?? 优化结果 [attachment=129423] &}!AjA) 3T~DeqAyw 还能做得更好。接下来尝试改变高阶的系数,将变量选项添加到 G31, 即增加到12 项。 3,)[Q?nKD 光通量 :Ny^-4-N 透镜看起来还是和原来一样,但是需要检查光通量的均匀性,输入 FLUX 100 P 6 9\!=i [attachment=129424] ;"JgNad L3Ivm: 得到了几乎是平直的一个漂亮的曲线,这是一个优秀的设计。但是可以加工吗? !dOpLUh l 如果空间频率太高,制造技术可能会出现问题。 z yrjb8 打开 MMA对话框。 +c' n,O~3 在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 l0=VE#rFl Object point (物体坐标)设定为 0, 9v?rNJs 光线网络 CREC 设置为网格 7, _71&".A 数字化输出, Mw|lEctN0 绘制图表。 JQ9+kZ [attachment=129425] j9f[){m` DqA$%b
yyE 这是一个表面光栅的分布图。 lY[\eQ
1: 边缘最大空间频率在在 100c/mm 左右。 这并不是很容易制造,能不能减小, 比如说到 50 c/mm? Wn&9R
j [attachment=129426] [BKOK7QK| K)GpQ|4:< 在 PANT 文件中添加一个变量: aEn*vun VY 5 RAD gf70 O>E 然后再 AANT 文件加入一个新的像差: *0x!C8*`Xe M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 gUH|?@f 优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 qJ[wVNHh! 最后的优化宏文件可以评论区留言获取 lw_@(E]E 光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] dpcU`$kt RmJ|g< 现在表面4上的边缘空间频率正好是 50 c/mm, 而且光通量均匀性就像原来一样的好。 Uj^Y\w-@Z 镜片表面高斯光强分析 %e+{wU}w?2 现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. py$i{v% DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE ]-jaIvM Mo]aB:a [~ !9t9+~ J3hhh(
这个图显示了表面3上的高斯光束的强度分布, (在通过第二个DOE之前。) th}&|Y)T2 它有着预期的高斯分布的形状。 /$^SiE+N 现在对表面 6也进行相同的操作。 J|CCTXT 输入: )}@Z*.HZL DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE )i[K1$x2 非常均匀水平的光强分布。 o.wXaS8 \_ MWZRMc5
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431] 7>f)pfLM ,qj M1xkL$ 这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 .F3~eas 如果 DOE 是通过光蚀刻制成的,这是要被成像到衬底上的底模。
|
|