| 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 )P/~{Ci:T&
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。 Erl@] P4
V6<Ki
初始宏文件可以评论区留言获取 HV3D$~g F
[attachment=129419] Dx3Sf}G
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"MT{t><
所以它像一个具有不均匀间距的圆形衍射光栅.因为它以布拉格角衍射，所以它的衍射效率很高。 (w 'k\ y
4.&et()}
2.1设计要求 V[| k:($
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： 9/\=6v C|
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。 avv/mEf-f
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果： I8hmn@ ce
初始宏文件可以评论区留言获取 :;x#qtv~Iz
[attachment=129420] MU_
>+Wnf
E<_+Tc
以上展示部分命令，这其中， !P)7t`X
OBG 的物是高斯光束. LZ9IE>sj
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. cW $~86u"C
得到的初始结构如下： [attachment=129421]
s@3<]
iQaF R@
这是最初的设计，效果并不是十分理想 [TpW$E0H
原因如下： CV,[x[L# {
1.光束被扩大了但是并不准直。 -aMwC5iR@
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 QeAkuqT'[
优化 X"G3lG
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 LYiz:cQh
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。 Fx*IeIs(:~
改变高阶项 b+}*@xhl
应该怎样确定改变哪个 G 变量?
t #g6rh&
所有的一切只需要按几下按键. 输入 &-Zg0T&tZ
HELP USS gs|%3k |
然后找到类型16。 >^Z !
[attachment=129422] 3 ?(||h{
优化结果 [attachment=129423] hMs}r,*
IF*kLl?
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。 aKCXV[PO
光通量 k4-C*Gx$h
透镜看起来还是和原来一样，但是需要检查光通量的均匀性，输入 FLUX 100 P 6 @{n2R3)k
B
[attachment=129424] kR-5RaW
j&?NE1D>I
得到了几乎是平直的一个漂亮的曲线,这是一个优秀的设计。但是可以加工吗? aI8K*D )@
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。 }F R yG%
打开 MMA对话框。 Hv>Hz*s_I
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 5k}UXRB?
Object point (物体坐标)设定为 0， STB=# z
光线网络 CREC 设置为网格 7， Z-j%``I?h
数字化输出， hpym! G
绘制图表。 SIRZ_lt$r
[attachment=129425] e~we YGK
m[u
6<C
这是一个表面光栅的分布图。 D &wm7,
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? 'm"H*f
[attachment=129426] O@_)]z?jUc
(#. )~p oZ
在 PANT 文件中添加一个变量: m5LP~Gb
VY 5 RAD vexQP}N0
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: ]Ikj Z=
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 gGdZ}9
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 o0Hh&:6!M
最后的优化宏文件可以评论区留言获取 6 i \b&
光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] @* l}2W
U 07n 7`2w
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。 .|{*.YE
镜片表面高斯光强分析 &e% y|{Y
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. F+AShh
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE rReZ$U
gzHjD-g-<
$0K9OF9$
:h3
Gk;u
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。） J]|-.Wv1
它有着预期的高斯分布的形状。 QkzPzbF"
现在对表面 6也进行相同的操作。 x<=+RYz#^:
输入： +3t (kQ
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE z0Gh |N@)
非常均匀水平的光强分布。 GI7CZ
Vo(d)"m?
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431]
|)IN20
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 ;mo}$^49*
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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