| 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 &NV[)6! 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。 >L/Rf8j & 0~RsdQGqC 初始宏文件可以评论区留言获取 O!='U!X@P [attachment=129419] xI'<4lo7Z {s|rk 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。 ^[XxE Lx cs`/^2Vf"#
2.1设计要求 rKq/=Avv 下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标: (5{ |']G 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。 [.B)W); SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果: Q^/5hA 初始宏文件可以评论区留言获取 *w4jE T> [attachment=129420] eA&hiAP/ 0Mt2Rg} 以上展示部分命令,这其中, ayyn6a8 OBG 的物是高斯光束. 4vTO # F DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. joDnjz= 得到的初始结构如下: [attachment=129421] vP&dvAUF VB*N;bM^ 这是最初的设计,效果并不是十分理想 }5bh,' 原因如下: :N^1T6v 1.光束被扩大了但是并不准直。 S5d:?^PGg 2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。
y|q4d(P. 优化 m_~
p G DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 CmRn 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。 AL! ^1hCF 改变高阶项 \(.&E`r 应该怎样确定改变哪个 G 变量? 9}`O*A=KC 所有的一切只需要按几下按键. 输入 BDxrS q,H HELP USS ]P$8# HiX 然后找到类型16。 NKLGbH [attachment=129422] KgVit+4u/ 优化结果 [attachment=129423] b$[_(QUw
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; 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。 i9k7rEW^ 光通量 BHn`e~ 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 VP\HPSp [attachment=129424] M$-4.+G KSVIX!EsX 得到了几乎是平直的一个漂亮的曲线,这是一个优秀的设计。但是可以加工吗? j2lo~J) 如果空间频率太高,制造技术可能会出现问题。 )V JAs| 打开 MMA对话框。 Rp A76ug 在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 - t4"BD Object point (物体坐标)设定为 0, nFW^^v< 光线网络 CREC 设置为网格 7, r\vB-nJ 数字化输出, "%urT/Fv& 绘制图表。 ]l+Bg;F#V [attachment=129425] nSsVONHfa wc)[r~On(5 这是一个表面光栅的分布图。 n)} J< 边缘最大空间频率在在 100c/mm 左右。 这并不是很容易制造,能不能减小, 比如说到 50 c/mm? x`PIJE [attachment=129426] dJ?VN!B0 y4VCehdJ
在 PANT 文件中添加一个变量: :tdx: VY 5 RAD 3`TC* 然后再 AANT 文件加入一个新的像差: 84b;G4K M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 )]J I Q"rR 优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 )&+_T+\ 最后的优化宏文件可以评论区留言获取 0-0 )E&2 光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] 7EY~5U/4 7oF`Os+U 现在表面4上的边缘空间频率正好是 50 c/mm, 而且光通量均匀性就像原来一样的好。 pW:h\}%`n 镜片表面高斯光强分析 N$pwTyk 现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. s7I*=}{g0. DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE KwPJ0
]('_ rZu_"bcJ )g:UH
Ns 78+H|bH8 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。) $2]1 3j 它有着预期的高斯分布的形状。 Qu!\Cx@ 现在对表面 6也进行相同的操作。 Sx;zvc 输入: Q[J,j+f< DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE ?MKf=!w 非常均匀水平的光强分布。 KblOP{I KrMIJA4>
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431] |GK [I ;zs*Zd7h M 这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 *^Zt5 zk 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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