| 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 c, \TL
] 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。 ;2kiEATQ
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TTeFp 初始宏文件可以评论区留言获取 .l"_f [attachment=129419] *-T3'beg BgJ;\NV 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。 N \[Cuh8Fe i0Qg[%{9#
2.1设计要求 {-J/
<a@ 下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标: S%-L!V , 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。 8},!t\j#] SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果: c^}gJ 初始宏文件可以评论区留言获取 <a2t"rc [attachment=129420] -o6K_R}R ny'~pT'00 以上展示部分命令,这其中, }4ijLX>b OBG 的物是高斯光束. g&O%qX- DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. G9:[W"P 得到的初始结构如下: [attachment=129421] [G+M94[A #?YQ&o~gZ 这是最初的设计,效果并不是十分理想 L{N9h1] 原因如下: R0_%M 1.光束被扩大了但是并不准直。 +*a:\b"fx 2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 \gki!!HQ 优化 F=Z|Ji# DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 XB UO 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。
;B o 2$ 改变高阶项 mWsVOf>g 应该怎样确定改变哪个 G 变量? <w+K$WE { 所有的一切只需要按几下按键. 输入 Yb]eWLv HELP USS |L.QIr,jCC 然后找到类型16。 *I(>[m! [attachment=129422] aRdk^|} 优化结果 [attachment=129423] D&0*+6j(( 2Prr:k
还能做得更好。接下来尝试改变高阶的系数,将变量选项添加到 G31, 即增加到12 项。 P-ys$= 光通量 WM*[+8h 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 ?lnX."eAdB [attachment=129424] VT?JTW L0qo/6|C 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? !3v!BJ#+,& 如果空间频率太高,制造技术可能会出现问题。 5Lo{\7% 打开 MMA对话框。 1&ZG6#16q 在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 +IK~a9t Object point (物体坐标)设定为 0, `XB(d@% 光线网络 CREC 设置为网格 7, R#`hT 数字化输出, [53rSr 绘制图表。 R}8!~Ma`| [attachment=129425] l6:k|hrm; vK!,vKa. 这是一个表面光栅的分布图。 aDm$^yP 边缘最大空间频率在在 100c/mm 左右。 这并不是很容易制造,能不能减小, 比如说到 50 c/mm? ]BP"$rs [attachment=129426] 36@)a5 15x~[?! 在 PANT 文件中添加一个变量: vY7C!O/y_k VY 5 RAD ~=aGv%vX
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: cT`x,2 M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 ]t\fw' 优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 e57}.pF^ 最后的优化宏文件可以评论区留言获取 *Tl"~)'t~ 光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] ,oT?-PC$z 7h<B:~(K 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。 H|tbwU)J 镜片表面高斯光强分析 _FeLSk. 现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. Jt43+] DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE T|GRkxd,E3 Y\(Q yyPkjUy[ br.jj 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。) T?N' k= 它有着预期的高斯分布的形状。 puG$\D-[ 现在对表面 6也进行相同的操作。 ^DS9D:oE 输入: ,+3l9FuQ DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE #*BcO-N 非常均匀水平的光强分布。 30-XFl w")VcAq
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431] ?5K.#>{ =O?<WJoK 这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 9`f]Rf" 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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