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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 m+UdT854 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。 ar|[D7Xrq\ )'~FDw\6 初始宏文件可以评论区留言获取 x,dv~QU [attachment=129419] pxx(BE Oy&'zigJ 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。 <^Tj}5)n 02[II_< 1
2.1设计要求 zf~zYZSr 下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标: 5KR|p Fq 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。 O:)IRB3 SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果: g-FZel
初始宏文件可以评论区留言获取 >G2-kL_ [attachment=129420] ]Qr8 wa>Z EC'bgFe 以上展示部分命令,这其中, ai4^NJn OBG 的物是高斯光束. \<B6> DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. m!60. 得到的初始结构如下: [attachment=129421] MF}Lv1/[-J Ba0D"2CgY 这是最初的设计,效果并不是十分理想 kVnyX@ 原因如下: l|A8AuO*? 1.光束被扩大了但是并不准直。 sjgR \`AU 2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 }!V<"d,! 优化 :, [!8QP DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 +3>/,w(x 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。 zI! R-Nb 改变高阶项 QV$dKjMS 应该怎样确定改变哪个 G 变量? q&Wwtqc9 所有的一切只需要按几下按键. 输入 K)&XQ`& HELP USS W;dzLgc 然后找到类型16。 [E
(M(w': [attachment=129422] [V,
;X 优化结果 [attachment=129423] O^weUpe\ NB5B$q_'# 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。 Wmxw! 光通量 )]>
'7] i 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 }#*zjMOz [attachment=129424] a=.db&;vY NoZ4['NI\ 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? OW}j4-~wL 如果空间频率太高,制造技术可能会出现问题。 h)
PB 打开 MMA对话框。 MZW
Y 在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 f^sb0nU Object point (物体坐标)设定为 0, Y~hd<8 ~ 光线网络 CREC 设置为网格 7, irb.F>(x 数字化输出, RK:sQWG 绘制图表。 X1[R*a/p [attachment=129425] ioa_AG6B UN?T}p-
oF 这是一个表面光栅的分布图。 7TPLVa=hO 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? *2
$m>N [attachment=129426]
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LX 在 PANT 文件中添加一个变量: T.PZ}4 VY 5 RAD 8tRhV2 然后再 AANT 文件加入一个新的像差: :'rZZeb' M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 Qn)[1v 优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 TgE.=` "7 最后的优化宏文件可以评论区留言获取 YZ:'8< 光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] RyQ\5^z o p5^9`" 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。 `(Q_ 65y 镜片表面高斯光强分析 \]#;!6ge 现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. C\2 >7 DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE `{Di* K^&
]xFW *o\Y~U-so zV(tvt 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。) V<NsmC=g 它有着预期的高斯分布的形状。 l^y?L4hg) 现在对表面 6也进行相同的操作。 UNcJ= 输入: HD8"=7zJk DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE IfmIX+t? 非常均匀水平的光强分布。 8j+:s\ 19w,'}CGk
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431] {9|$%4kRl Iam-'S5 这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 m57tOX 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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