| 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 g<~Cpd
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。 w^t/9Nasi
;G %R <Z
初始宏文件可以评论区留言获取 LD !Q8"
[attachment=129419] 0jEL<TgC
)ZN|t?|
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。 JQ"U4GVp
i':C)7
2.1设计要求 qgfi\ /$6
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： KZ/=IP =
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。 i[ mEi|
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果： ~?(N
初始宏文件可以评论区留言获取 aA,!<^&}
[attachment=129420] AvW:<}a,
Cg(Y&Gxf.
以上展示部分命令，这其中， MG.`
r{5
OBG 的物是高斯光束. p |!
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. -,U3fts
得到的初始结构如下： [attachment=129421] rW=Z > 1
lv04g} W
这是最初的设计，效果并不是十分理想 j:VbrR
原因如下： 13>0OKg`#
1.光束被扩大了但是并不准直。 =uS9JU ^ E
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 ^0 -:G6H
优化 Ftr5k^!
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 v d[0X;
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。 i*Z" Me
改变高阶项 !_Wi!Vr_
应该怎样确定改变哪个 G 变量? K57&yVX
所有的一切只需要按几下按键. 输入 @< elq '2
HELP USS }|pwz
然后找到类型16。 }R{ ts
[attachment=129422] <_-hR bS
优化结果 [attachment=129423] r8xv #r 1
Eq j_m|@
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。 <P=twT;P
光通量 hbY5l}\5
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 oaIi2=Tf
[attachment=129424] T: =lz:}I
(^Y~ /
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? j3{D^|0bP
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。 )84 ~ugs
打开 MMA对话框。 GJ_7h_4
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 6V7B;tB
Object point (物体坐标)设定为 0， q-}Fvel u
光线网络 CREC 设置为网格 7， 73/P& hT
数字化输出， ~=uWD&5B4
绘制图表。 gMzcTmbc8
[attachment=129425] f,kZ\Ia'r
?B2] -+Y
这是一个表面光栅的分布图。 ^rifRY-,yO
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? YTUZoW2
[attachment=129426] $\X[@E S0
8@MV%MVy$
在 PANT 文件中添加一个变量: Utnr5^].2O
VY 5 RAD o! kbK#k
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: m}7iTDJR9
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 \1^^\G>H5
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 I|^;B 8 [
最后的优化宏文件可以评论区留言获取 wAf\|{Vn
光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] hoK>~:;
5kCUaPu
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。 E87 Ww,z8
镜片表面高斯光强分析 H|3:6x
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. `erV$( M
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE jIC_[
Cv6'`",Yzm
J IUx
pKpUXfQu
这个图显示了表面3上的高斯光束的强度分布, （在通过第二个DOE之前。） ,-8"R`UI8
它有着预期的高斯分布的形状。 n\*!CXc
现在对表面 6也进行相同的操作。 >\KNM@'KI
输入： 3G}x;Cp\D
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE u) }$~E>
非常均匀水平的光强分布。 (k5We!4[ 1
L^@'q6*}
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431]
\LR~r%(rM
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 jB%lB1Q|
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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