| 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 ;W,* B.~
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。 5/=$p:E>
1dQAo1
初始宏文件可以评论区留言获取 /)ZjI
W"|
[attachment=129419] g :o/^ _
* Gg7(cnpw
所以它像一个具有不均匀间距的圆形衍射光栅.因为它以布拉格角衍射，所以它的衍射效率很高。 )|~&(+Q?]
ZcN0:xU
2.1设计要求 FA+HR
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： #a e@VedM
将最细直径为0.35 mm的氦氖激光束扩展成变动范围在10%以内的直径为 10 mm 的均匀激光束。只使用两个元件, 每个的一侧都有一个 DOE。 kE&R;T`Gb%
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果： -9b=-K.y
初始宏文件可以评论区留言获取 _3` G ZeGV
[attachment=129420] M| (VM=~
y%TqH\RKv
以上展示部分命令，这其中， N]P~`)
OBG 的物是高斯光束. T3wTMbZ!VK
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. oGcgd$%ZB
得到的初始结构如下： [attachment=129421] X-\$<DiJGv
8<VDp Y
这是最初的设计，效果并不是十分理想 |! 9~
原因如下： qs]W2{-4~
1.光束被扩大了但是并不准直。 j1_>>xB
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 q,P.)\0A
优化 +^AdD8U
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 K *@?BE
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。 S5).\1m h[
改变高阶项 n!4}Hwz!
应该怎样确定改变哪个 G 变量? Y=XDN:
所有的一切只需要按几下按键. 输入 C*YQ{Mz(f
HELP USS ([8*Py|
然后找到类型16。 w7 MRuAJ4
[attachment=129422] $_<[kci %
优化结果 [attachment=129423] @K"$M>n$Z
LphCx6f,X
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。 XRPJPwes]
光通量 #wyceEa
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 1I2n dt
[attachment=129424] +3))G
K_M Ed1l
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? W? G4>zA
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。 WL+EpNKSf
打开 MMA对话框。 L` [iI
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 y;az& T
Object point (物体坐标)设定为 0， @WazSL;N
光线网络 CREC 设置为网格 7， [r2 V+b.C
数字化输出， M c?_2<u-
绘制图表。 _N5pxe`
[attachment=129425] Ic3a\FTr\
}0&Fu?sP
这是一个表面光栅的分布图。 ndQw>
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? $?ss5:
S
[attachment=129426] %s}{5Qcl/
W%rUa&00
在 PANT 文件中添加一个变量: E?]$Y[KJKs
VY 5 RAD e/4C` J-
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: ^ C
K !=oO
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 gPn0-)<
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 x}ZXeqt{ {
最后的优化宏文件可以评论区留言获取 D&fOZVuqZ
光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] e\}@w1
Af\@J6viF7
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。 ` 0 @m,
镜片表面高斯光强分析 %0&,_jM/9
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. O}C* weU
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE 13@e mb
X[/7vSqZ@w
-[*y{K@dh
$\m:}\%p
这个图显示了表面3上的高斯光束的强度分布, （在通过第二个DOE之前。） ?jmL4V2-f
它有着预期的高斯分布的形状。 W
/v
&V#
现在对表面 6也进行相同的操作。 )-I/ej ^
输入： PC5$TJnj3
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE Q0-gU+ig
非常均匀水平的光强分布。 rrC\4#H[??
2(uh7#Q
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431]
*QN,w BQ
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 [$} \Gv
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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