| 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 U LJ mSe
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。 KqY["5p
2,q}N q
初始宏文件可以评论区留言获取 avQJPB)}Sb
[attachment=129419] g4p
FS6`6M.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。 NoE*/!Sr
kYzKU2T\W
2.1设计要求 : r MM4
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： 46@{5)Tq
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。 CNZ z]H
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果： i:]* P
初始宏文件可以评论区留言获取 AlE8Xu9UB
[attachment=129420] "hxN !,DEZ
q[q?hQ/b
以上展示部分命令，这其中， Mn1Pt|_@!
OBG 的物是高斯光束. a 8k; (/
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. [ ep i#]m
得到的初始结构如下： [attachment=129421] E>'a,!QPv
2Y\
d<. M
这是最初的设计，效果并不是十分理想 >@ xrs
原因如下： 3 < ?
1.光束被扩大了但是并不准直。 y$FW$Ka
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 2WX7nK;I
优化 c #-U%qZ
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 !U9|x\BqJ2
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。 )c n+ 1R
改变高阶项 KqBk~- G
应该怎样确定改变哪个 G 变量? 3~ S'LxV
所有的一切只需要按几下按键. 输入 [FA{x?v kf
HELP USS ~(!XY/ 0e
然后找到类型16。 0sN.H=
[attachment=129422] p oGc a1
优化结果 [attachment=129423] AjcX N
;<yd^ Xs
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。 m8'C_U^89
光通量 :I -V_4b
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 3bk|<7 tl
[attachment=129424] |8mhp.7
,@1p$n
得到了几乎是平直的一个漂亮的曲线,这是一个优秀的设计。但是可以加工吗? jK \T|vGJa
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。 d \x7Zw>
打开 MMA对话框。 w0w G-R ?
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 m'P1BLk
Object point (物体坐标)设定为 0， 3vcO!6Z5
光线网络 CREC 设置为网格 7， O+g3X5f+
数字化输出， yFDv6yJ.
绘制图表。 ~gB>) ]
[attachment=129425] ^O^l(e!3
0#w?HCx=
这是一个表面光栅的分布图。 / }Jj
边缘最大空间频率在在 100c/mm 左右。 这并不是很容易制造，能不能减小, 比如说到 50 c/mm? *K> l*l(f]
[attachment=129426] nJ~drG }TD
f$NM M
>z
在 PANT 文件中添加一个变量: !Mi ;*ZR
VY 5 RAD =FE|+!>PA
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: :'#TCDlOb
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 2M # r]
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 V&-~x^JK
最后的优化宏文件可以评论区留言获取 /pF `8$
光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] aW>6NDq(
^G6RjJxqp8
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。 EEGy!bff
镜片表面高斯光强分析 [9 Ss# ~
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. &u# &@J
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE LpR3BP@At
PO 6&bIr
z dO#0t N
z5)s/;Sc
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。） <.Nx[!'~&d
它有着预期的高斯分布的形状。 (SKVuR%Jj
现在对表面 6也进行相同的操作。 os/vtyP:a
输入： r*Yi1j/
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE a4iro kJv#
非常均匀水平的光强分布。 @}u9Rn*d;
DGzw8|/(
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431]
]Kr
`9r),
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 &hRvol\J
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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