| 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 ]IaMp788
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。 cUk7i`M;6
@b\$ y B@z
初始宏文件可以评论区留言获取 b\f
O8{k
[attachment=129419] &{5,:%PXw
5#6|j?_a
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。 WH%g(6w1j
F k7?xc
2.1设计要求 39c2pV[
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： H;mSkRD3N
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。 Y+pHd\$-4
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果： I]|Pq
初始宏文件可以评论区留言获取 3l]lwV
[attachment=129420] D'>_ I.
6dQ-HI*Y#
以上展示部分命令，这其中， Lpkyoh v
OBG 的物是高斯光束. T}Tp$.gB
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. rE7G{WII
得到的初始结构如下： [attachment=129421] O *C;V qt
y`iBFC;_
这是最初的设计，效果并不是十分理想 $V;i
'(&7
原因如下： MBK^FR-K
1.光束被扩大了但是并不准直。 Gf6p'(\zun
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 ]2A^1Del
优化 B^=-Z8
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 ejKucEgD
优化函数还包括绝大多数的 FLUX 像差, 控制着各个区域的衰减。 _`$qBw.Nx
改变高阶项 D DQx
g
应该怎样确定改变哪个 G 变量? 1y &\5kB
所有的一切只需要按几下按键. 输入 D_ 2:k'4
HELP USS L<c4kw
然后找到类型16。 rw[ph[\X
[attachment=129422] W ~<^L\Lu
优化结果 [attachment=129423] $GV7o{"&
zC:AS t
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。 %fZJRu
1b
光通量 Y>z>11yEB0
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 ZmqKQO
[attachment=129424] Wb,Kjt X
";lVa'HMZ
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? uh_RGM&
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。 O^PKn_OJ
打开 MMA对话框。 J-:.FKf\5l
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 k8 yEdi`
Object point (物体坐标)设定为 0， OF>mF ~
光线网络 CREC 设置为网格 7， CZe ]kXNv
数字化输出， )iX~ }7
绘制图表。 Y|m +dT6
[attachment=129425] L- iy
QhFV xCA
这是一个表面光栅的分布图。 h8j .(
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? 3Aip}<1
[attachment=129426] 0 J S?; fk
' {OgN}'{
在 PANT 文件中添加一个变量: hNiE\x
VY 5 RAD 2 34p9A@
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: tIi &;tw]
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 FZ QP%]FX
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 iXkF1r]i
最后的优化宏文件可以评论区留言获取 iU918!!N
光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] ]EbM9Fo-U
M t|zyXyzX
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。 "!P3R1 ;%
镜片表面高斯光强分析 FkDmP`Od
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. }Bh8=F3O
Q
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE + 480 l}
f`( UQJ
\sixI ;-2
P:S .~Jq
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。） FXCMR\BsQ
它有着预期的高斯分布的形状。 YqD=>P[ O
现在对表面 6也进行相同的操作。 2W(s(-hD
输入： _ye |Y
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE /62!cp/F/D
非常均匀水平的光强分布。 Gu,wF(x7A
=?* !"&h
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431]
<nf@U>wlw
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 Paq 4
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。
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