| 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 4=b{k,kzgA
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。 P R{y84$
Tw)"#Y!T
初始宏文件可以评论区留言获取 R MrrLT
[attachment=129419] 9gS.G2
rE WPVT
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。 R3`Rr j Z
|N^z=g P[
2.1设计要求 <kY | |
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： [p
6#fG *
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。 3aK/5)4|B
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果： ,vN0Jpf}\8
初始宏文件可以评论区留言获取 IQ9jTkW l
[attachment=129420] 0 lyCk } c
[+j 39d.Q
以上展示部分命令，这其中， XyM?Dc5,
OBG 的物是高斯光束. P@RUopu,i
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. Xy;!Q`h(
得到的初始结构如下： [attachment=129421] e.Y*=P}D
rwRb
_eIj
这是最初的设计，效果并不是十分理想 # _zd`s3k
原因如下： $1(FN+ M b
1.光束被扩大了但是并不准直。 I,0]> k x
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 x: Nd>Fb
优化 |>Xw"]b;
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 @|2}*_3\
优化函数还包括绝大多数的 FLUX 像差, 控制着各个区域的衰减。 tFYIKiq2
改变高阶项 9gz"r
应该怎样确定改变哪个 G 变量? &dC #nw
所有的一切只需要按几下按键. 输入 HOb-q| w
HELP USS j5cc"s
然后找到类型16。 h/CF^0m"!
[attachment=129422] w|1Gb[
优化结果 [attachment=129423] ,Cj8{s&;
{]a 6o[}u
还能做得更好。接下来尝试改变高阶的系数，将变量选项添加到 G31, 即增加到12 项。 D(GAC!|/]
光通量 K%p*:P
透镜看起来还是和原来一样，但是需要检查光通量的均匀性，输入 FLUX 100 P 6 8J - ;/
[attachment=129424] yL&_>cV
` tCOe
得到了几乎是平直的一个漂亮的曲线,这是一个优秀的设计。但是可以加工吗? ^1% gQ@ P
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。 -CTsB)=\,
打开 MMA对话框。 <IF\;,. c
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 ~'4:{xH
Object point (物体坐标)设定为 0， 's]+.3">L1
光线网络 CREC 设置为网格 7， us.+nnd
数字化输出， 10/N-=NG18
绘制图表。 6$'6x2,
[attachment=129425] `P `n qn
MRB>(}
这是一个表面光栅的分布图。 '9,14e6
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? ,H3C\.%w\
[attachment=129426] kUJ\AK
n9zS'VU
在 PANT 文件中添加一个变量: %; .|?gR
VY 5 RAD *5i~N}
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: V.IgEE]
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 i* 9[El
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 Lp \%-s#5s
最后的优化宏文件可以评论区留言获取 C { }s
光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] `9Qr kkG+
/HNZwbh]uJ
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。 5 JbPB!5;
镜片表面高斯光强分析 zXB]Bf3TH
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. z]k=sk
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE M} IRagm
lQ%]](a6
Ru?Ue4W^b
YbC6&_
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。） ?lxI&
h
它有着预期的高斯分布的形状。 %*.;3;m
现在对表面 6也进行相同的操作。 @o+T<}kW X
输入： [Cz.K?+#M
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE j$*]'s&_hZ
非常均匀水平的光强分布。 DytOS}/^9
3zb;q@JV
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431]
FhB^E$r%
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 r'hr 'wZ
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。
|
|