| 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 [m<8SOMG(
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。 |hvclEu,
-ebyW#
初始宏文件可以评论区留言获取 C2hB7?UGN
[attachment=129419] >#;>6q9_
RbA.&=3
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。 dHn,;Vv^6
y?*Y=,"
2.1设计要求 }mk z_P(Z
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： [;C*9Nl
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。 @C~gU@F
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果： i Hcy,PBD
初始宏文件可以评论区留言获取 ?O#"x{Pk
[attachment=129420] )E e`1 1
_ ^0UK|[
以上展示部分命令，这其中， ,F|49i.K
OBG 的物是高斯光束. Fe 7 8YDx?
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. \VAS<?3
得到的初始结构如下： [attachment=129421] %wq;<'W
KW36nY\7
这是最初的设计，效果并不是十分理想 SQG9m2
原因如下： U]E~7C
1.光束被扩大了但是并不准直。 ^{O1+7d[.
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 Hq <!&
优化 (=Lx9-u
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 R8,
g^N
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。 =kW7|c5Z
改变高阶项 @PKY>58)
应该怎样确定改变哪个 G 变量? 0ol*!@?
所有的一切只需要按几下按键. 输入 7}fT7tsN
HELP USS 3gs7Xj%N
然后找到类型16。 Bc?KAK
[attachment=129422] \2 `|e o
优化结果 [attachment=129423] lM%3 ?~?Q&
E*UE?4FSw|
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。 /V>yF&p
光通量 vq5o?$ :-
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 '!XVz$C
[attachment=129424] 6"c(5#H
6L&_(/{Uw
得到了几乎是平直的一个漂亮的曲线,这是一个优秀的设计。但是可以加工吗? 5o Y^; )\/
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。 EUuk%<q7C(
打开 MMA对话框。 ?Lquf&`vP
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 z7O$o/E-*
Object point (物体坐标)设定为 0， c" S{5xh0&
光线网络 CREC 设置为网格 7， iq`caoi
数字化输出， [Pz['q L3t
绘制图表。 k :`yxxYIh
[attachment=129425] a`; nB E
#J* hZ(Pq
这是一个表面光栅的分布图。 9h0Y">}`b
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? 7^]KQ2fF
8
[attachment=129426] YyD0g9{
M:.0]'[s5
在 PANT 文件中添加一个变量: )SWLX\b
VY 5 RAD -h,?_d>
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: 5P![fX|5
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 63pd W/\j
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 ]R]%c*tA
最后的优化宏文件可以评论区留言获取 @*5(KIeeC>
光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] _ v3VUm#
*f3? 0w
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。 m Bg$eiGTB
镜片表面高斯光强分析 ;a~
e
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. lw_PQ4Hp
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE sH+ 90|?
h=MEQ-3jg
X~ g9TUv8
R
b=q
#
这个图显示了表面3上的高斯光束的强度分布, （在通过第二个DOE之前。） e4Q2$ Q@b
它有着预期的高斯分布的形状。 <4%vl+qW
现在对表面 6也进行相同的操作。 CjUYwAy$k
输入： s7 3' h
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE Zd8`95
非常均匀水平的光强分布。 `z<I<
e3]v
*<bj
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431]
b_a 6|
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 4* V[^ mht
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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