| 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 %x L3 =4\
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。 I C 7n;n9
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初始宏文件可以评论区留言获取 Xo }w$q5
[attachment=129419] Z$Qlr:7
& 9IMZAo
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。 F^KoEWj[H
iQS?LksQX
2.1设计要求 m&b!\"0
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： ptYQP^6S [
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。 L2AZ0E "ub
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果： ^h=; ]vxO
初始宏文件可以评论区留言获取 >L)Xy q
[attachment=129420] H<dm ;cU
;<MHDm D
以上展示部分命令，这其中， #2|sS |0 <
OBG 的物是高斯光束. sg{>-KHM
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. 6SW:'u|90
得到的初始结构如下： [attachment=129421] i7:j(W^I8
fytgS(?I'
这是最初的设计，效果并不是十分理想 4LKOBiEM
原因如下： znX2W0V
1.光束被扩大了但是并不准直。 %]RzC`NZ
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 z_CBOJl#C!
优化 r!#NFek}
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 F6YMc dU
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。 /tx_I(6F?|
改变高阶项 ]`] m41+w
应该怎样确定改变哪个 G 变量? m3K8hL/
所有的一切只需要按几下按键. 输入 W RL &tz
HELP USS o=4d2V%m
然后找到类型16。 0|HD(d`a
[attachment=129422] *_3+ DF
优化结果 [attachment=129423] "P 'W@
.u)Po;e`
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。 jja9:$#
光通量 ]hN%~
~$>
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 Yc+ /="&z
[attachment=129424] #Z(8 vA^@
zr2%| YF
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? OT\[qaK
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。 @y{Whun ~
打开 MMA对话框。 Z_ cTuu0'
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 $yHlkd`Y
Object point (物体坐标)设定为 0， B7_:,R.l
光线网络 CREC 设置为网格 7， '72Z Ldi}-
数字化输出， 2Pasmh
绘制图表。 ?UQE ;0 B
[attachment=129425] E;9SsA
g_5:o
3s
这是一个表面光栅的分布图。 rG}o!I`z
边缘最大空间频率在在 100c/mm 左右。 这并不是很容易制造，能不能减小, 比如说到 50 c/mm? hA/K>Z
[attachment=129426] }`\+_@ w
e:6R +8s2
在 PANT 文件中添加一个变量: J$v0
VY 5 RAD BoHMz/DB
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: Oy&Myjny<
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 7P.C~,+D%P
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 t/#[At5p=
最后的优化宏文件可以评论区留言获取 h d8:| _
光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] *3s4JK
`$fwLC3j
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。 Ti=~y cwi
镜片表面高斯光强分析 l{E+j%
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. ZH~ T'Bg
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE =k2In_
.3t[M0sd
`/Zi=.rr
F]q pDv
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。） )R <hYd
它有着预期的高斯分布的形状。 Ir_K8 3VM
现在对表面 6也进行相同的操作。 4M}u_}9
输入： ~Q0gSazXFt
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE % tN{
非常均匀水平的光强分布。 R]0awV1b
?A3pXa
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431]
$,bLK|<hi
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 KE]!7+8-
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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