| 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 0oJ^a^| 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。 {l11WiqQH Y z,!#ob$ 初始宏文件可以评论区留言获取 bGi_",
8 [attachment=129419] 5p|@ ) -Wn.@bz6B 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。 PM.SEzhm
b:QFD|
2.1设计要求 |Hm'.- 下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标: _tReZ(Vw 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。 oGVSy`ku SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果: NslA/"* 初始宏文件可以评论区留言获取 UvZ@"El [attachment=129420] mCt>s9a)H 9sCk\`n 以上展示部分命令,这其中, y9L#@ OBG 的物是高斯光束. uT/B}`md DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. ]Z-oUO
Z<k 得到的初始结构如下: [attachment=129421] ~0-764% Uo}&-$ B 这是最初的设计,效果并不是十分理想 GeaDaYh#T 原因如下: b H?qijrC 1.光束被扩大了但是并不准直。 D w=Z_+J 2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 1bJ]3\ 优化 B#6pQp$ DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 MgQU6O< 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。 &fSc{/ 改变高阶项 ij(4)= 应该怎样确定改变哪个 G 变量? GWInN8.5 所有的一切只需要按几下按键. 输入 bez'[Y{ HELP USS !Gp3/<"Wy$ 然后找到类型16。 bfJ`}xl(8 [attachment=129422] q83~j`ZJ$ 优化结果 [attachment=129423] U[QD! OJsd[l3xR 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。 PGPbpl&\t 光通量 7_40_kwJi 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 ~'2r&?=\ [attachment=129424] [b.'3a++ >I&
jurU# 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? q Iy^N:C2' 如果空间频率太高,制造技术可能会出现问题。 'K3s4x($ 打开 MMA对话框。 0R}Sw[M. 在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 \`/E
!ub Object point (物体坐标)设定为 0, T5azYdzJy 光线网络 CREC 设置为网格 7, "P'&+dH8 数字化输出, %x6Ov\s2 绘制图表。 w2d]96*kQe [attachment=129425] nF<y7XkO #t@x6Vt 这是一个表面光栅的分布图。 M7DLs;sD 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? D*cyFAF [attachment=129426] XalJo@%- 7<:Wq=e!r 在 PANT 文件中添加一个变量: }@14E-N= VY 5 RAD 'q92E( 然后再 AANT 文件加入一个新的像差: adI!W-/R: M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 )@,90Vhh 优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 t@(9ga( 最后的优化宏文件可以评论区留言获取 l#b|@4:I 光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] (9}eF)+O eOehgU5x 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。 aZj J]~bO 镜片表面高斯光强分析 *IWFeu7y 现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. QtY hg$K3 DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE {^cF(7p q#99iiG1 `z}vONXpAX #Pu@Wx 这个图显示了表面3上的高斯光束的强度分布, (在通过第二个DOE之前。) 5fu+rU-# 它有着预期的高斯分布的形状。 +9zJlL^A% 现在对表面 6也进行相同的操作。 0+}EA[ 输入: Z'Exw-ca DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE oWp}O? 非常均匀水平的光强分布。 ]$~Fzs ;%u_ ;,((
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431] Q(|PZng 1E5a( 这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 U~:N^Sc 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。
|
|