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 ;U7t 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。 bX{PSjD mh8nlB 初始宏文件可以评论区留言获取 KgU[ [attachment=129419] qS82/e)7 L&HzN{K 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。 WFdem/\kX )`RZkCe
2.1设计要求 2o}8W7y 下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标: ]}_,U!`8 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。 p,^>*/O> SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果: fW[.r== Kf 初始宏文件可以评论区留言获取 -AeHY'T [attachment=129420] "b;k.Fx (QhAGk&lu 以上展示部分命令,这其中, |vN$"mp^a OBG 的物是高斯光束. e)og4 DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. F~P/*FFK 得到的初始结构如下: [attachment=129421] s @3zx Es,0'\m& 这是最初的设计,效果并不是十分理想 Xa\]ua_ 原因如下: L%4tw5*N 1.光束被扩大了但是并不准直。 &:,fb]p 2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 !j'guT&9] 优化 A8`orMo2 DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 -*5yY#fw} 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。 k dUc& 改变高阶项 M%77u=m 应该怎样确定改变哪个 G 变量? 2f
/bEpi 所有的一切只需要按几下按键. 输入 $o::PDQ? HELP USS ,P1G?,y 然后找到类型16。 {)GQV`y [attachment=129422] m
R"9&wq 优化结果 [attachment=129423] ]n/jJ_[ 9Z}S]-u/ 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。 ;+!xZOmm 光通量 Z 'Zd[."s 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 HJ(=?TU [attachment=129424] ;vZ*,q6 Zr~"\llk 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? K T"h74@ 如果空间频率太高,制造技术可能会出现问题。 Oym]&SrbS 打开 MMA对话框。 ~c'\IM 在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 NdaM9a#TZ Object point (物体坐标)设定为 0, W'8J<VBD 光线网络 CREC 设置为网格 7, qRWJ-T:!F 数字化输出, y0lL Fe~ 绘制图表。 il<gjlyR]L [attachment=129425] d
u_O} x agGgJ@ 这是一个表面光栅的分布图。 </~1p~=hAt 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? Gf!t< =T [attachment=129426] Ni/|C19Z vQE` c@^{ 在 PANT 文件中添加一个变量: h/w] VY 5 RAD WIhIEU7 / 然后再 AANT 文件加入一个新的像差: #zh6=.,7 M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 1/F<T 优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 &FT5w T 最后的优化宏文件可以评论区留言获取 9iiU,}M`j 光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] YeR7*[l IhtmD@H} 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。 m3 x!*9h 镜片表面高斯光强分析 t>fA!K%{ 现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. })Ix.!p DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE xUV_2n+ $,!dan<eA KI^ q 5D ? ZC>`ca 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。) ?^F*"+qI 它有着预期的高斯分布的形状。 ~M|NzK_9 现在对表面 6也进行相同的操作。 $L $j
KNwf 输入: Jc9@VxWY DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE ^*j[&:d 非常均匀水平的光强分布。 `Nxo0Q @8T
Vr2uy
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431] mCZF5r vUA)#z< 这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 |^>L`6uo 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。
|
|