| 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 equi26jhr
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。 02-% B~oP
zd {sw}
初始宏文件可以评论区留言获取 S. pXo'}
[attachment=129419] jI9#OEH_g
( #]9{ C;
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。 lWBewn LKE
_\{/#J;lN
2.1设计要求 28 zZ3|Z3
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： uXb} o UC
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。 8T Tj<T!N
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果： |+qsO ;
初始宏文件可以评论区留言获取 35:RsL
[attachment=129420] z|z EsDh;
;Nd'GA+1;(
以上展示部分命令，这其中， (B03f$8}*_
OBG 的物是高斯光束. ] 2A2<Q_,
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. a q#F
得到的初始结构如下： [attachment=129421] e{^^u$C1.e
pQ7<\8s*
这是最初的设计，效果并不是十分理想 Nv3u)?A3w
原因如下： n$ E$@
1.光束被扩大了但是并不准直。 KDj/ S-S
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 J7t) H_S{
优化 }'Ph^
%ox
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 8/;@4^Ux
优化函数还包括绝大多数的 FLUX 像差, 控制着各个区域的衰减。 ]@ }o"Td
改变高阶项 q#\B}'I{
应该怎样确定改变哪个 G 变量? vI:_bkii
所有的一切只需要按几下按键. 输入 Y' 5X4Ks|
HELP USS _joW%`T8
然后找到类型16。 \S{ihS@J
[attachment=129422] n(C M)(ozU
优化结果 [attachment=129423] Rm~8n;7oOr
6P)D M
还能做得更好。接下来尝试改变高阶的系数，将变量选项添加到 G31, 即增加到12 项。 dJlK'zK
光通量 B9H.8+~(
透镜看起来还是和原来一样，但是需要检查光通量的均匀性，输入 FLUX 100 P 6 mP?}h
[attachment=129424] nG ur2 }>n
;Zn&Nc7
得到了几乎是平直的一个漂亮的曲线,这是一个优秀的设计。但是可以加工吗? EYi {~
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。 Mhc5<~?
打开 MMA对话框。 ,uO_C(G/i
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。
Y dUcO.V
Object point (物体坐标)设定为 0， I.`D BI#-f
光线网络 CREC 设置为网格 7， !(3 [z>
数字化输出， Dj 6^|R$z&
绘制图表。 n#B}p*G
[attachment=129425] ;alt% :$n
5r d t
这是一个表面光栅的分布图。 fJe5
i6`(
边缘最大空间频率在在 100c/mm 左右。 这并不是很容易制造，能不能减小, 比如说到 50 c/mm? ^ (J%)&_\3
[attachment=129426] _,I~1"
o@C|*TXN
在 PANT 文件中添加一个变量: u #Bj#y!
VY 5 RAD "W_E!FP]r
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: ; ZkY[5
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 4w]<1V
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 ZT`"
{ #L
最后的优化宏文件可以评论区留言获取 *z_`$Y
光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] 3_T'0x\FP
h]IoH0 /
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。 UF@.
镜片表面高斯光强分析 ?}EWfsA
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. UQW v)
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE -^8OjGat
>y!O_@>z
x}x )h3e
G/ w@2lYx
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。） XjYM p3
它有着预期的高斯分布的形状。 0
t/mLw&
现在对表面 6也进行相同的操作。 ~4c,'k @
输入： C;9P6^Oz
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE 9<"F3F0|
非常均匀水平的光强分布。 U@(8)[?nxn
c)q=il7ef
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431]
%:dd#';g
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 T>&dPVmG,
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。
|
|