| 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 mn5 y]:;`
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。 0?@;zTE0
}Xa1K;KM{
初始宏文件可以评论区留言获取 &l nr? y^
[attachment=129419] ,x (?7ZW>
l1_hD ,4
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。 ngmHiI W
*@; Pns]L-
2.1设计要求 d v8q&_
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： 2c)Ez?
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。 10?+6*d
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果： BqoGHg4iq
初始宏文件可以评论区留言获取 &k\`!T1
[attachment=129420] w|t}.u
=Oyn<
以上展示部分命令，这其中， x-E@[=
OBG 的物是高斯光束. B EN
U
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. _ tba:a(
得到的初始结构如下： [attachment=129421] E@.daUo B
Y6+/_$N4|
这是最初的设计，效果并不是十分理想 Pp{Re|.
原因如下： zDD
1.光束被扩大了但是并不准直。 Ms>CO7Nvy
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 -l(G"]tRB
优化 zCz"[9k
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 uV=ZGr#o
优化函数还包括绝大多数的 FLUX 像差, 控制着各个区域的衰减。 w20)~&LE-
改变高阶项 L!| `IK
应该怎样确定改变哪个 G 变量? oy[>`qyz
所有的一切只需要按几下按键. 输入 nO#a|~-))
HELP USS Iu V7~w
然后找到类型16。 _P}wO8
[attachment=129422] p;xMudM
优化结果 [attachment=129423] ]H {g/C{j
Iz_#wO
还能做得更好。接下来尝试改变高阶的系数，将变量选项添加到 G31, 即增加到12 项。 .] XBJc
光通量 ^n%9Tu
透镜看起来还是和原来一样，但是需要检查光通量的均匀性，输入 FLUX 100 P 6 S UB rFsA
[attachment=129424] Tx A%{0
+o3 ZQ9
得到了几乎是平直的一个漂亮的曲线,这是一个优秀的设计。但是可以加工吗? As>-9 p>v
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。 R+&{lc
打开 MMA对话框。 ']C" 'b
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 (F+]h]KSi
Object point (物体坐标)设定为 0， q9gk:Jt
光线网络 CREC 设置为网格 7， +~ n"@ /
数字化输出， !n^7&Y[N;
绘制图表。 3UgPVCT
[attachment=129425] +*`>7m<^
&iTTa l.6
这是一个表面光栅的分布图。 boeIO\2}P0
边缘最大空间频率在在 100c/mm 左右。 这并不是很容易制造，能不能减小, 比如说到 50 c/mm? y F;KyY{
[attachment=129426] zq Cr'$
,>3b|-C-
在 PANT 文件中添加一个变量: p!/ *(TT
VY 5 RAD eW\C@>K e
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: w,zm$s ^
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 :"Gd;~p.
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 Ue&I]/?; $
最后的优化宏文件可以评论区留言获取 !*!i&0QC~R
光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] ` st^i$A
#,S0uA
现在表面4上的边缘空间频率正好是 50 c/mm, 而且光通量均匀性就像原来一样的好。 "ivSpec.V
镜片表面高斯光强分析 k =
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. \R.Fmeko
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE = `+c}i?
LL%s$>c65A
M?v`C>j
5E!Wp[^
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。）
[P3
Z"&
它有着预期的高斯分布的形状。 g 0 k{b
现在对表面 6也进行相同的操作。 {C'9?4&
输入： H=@S+4_bK
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE g{e@I;F
非常均匀水平的光强分布。 z)fg>?AGr
8,&pX ga
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431]
w)<h$ <tU
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 AiUK#I
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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