| 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 @B$ Y`eK\ 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。 xaWd\]UF j_SRCm~: 初始宏文件可以评论区留言获取 pi? q<p% [attachment=129419] :|oH11y E9{Gaa/{ 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。 MP?9k )f Py6c=&*
2.1设计要求 8ON$M=Ze$ 下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标: `9eE139V=' 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。 38Lc|w SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果: aYe,5dK> 初始宏文件可以评论区留言获取 RX:\@c& [attachment=129420] J%EbJ5p<QF gOa'o< 以上展示部分命令,这其中, ?3Wh.%n OBG 的物是高斯光束. GAbX.9[V DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. wFpt#_fS 得到的初始结构如下: [attachment=129421] 4xU[oaa 5bGV91 这是最初的设计,效果并不是十分理想 2(LS<HqP[ 原因如下: :{%6<j 1.光束被扩大了但是并不准直。 ofl3G
{u 2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 ]7v-qd 优化 ,JRYG<O_T DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 ?stx3sZ 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。 \?h + 改变高阶项 /<s'@!W 应该怎样确定改变哪个 G 变量? }u5;YNmXxF 所有的一切只需要按几下按键. 输入 |4pE"6A HELP USS wH~Q4)#=o 然后找到类型16。 Bm"jf] [attachment=129422] k&ujr:)5Y5 优化结果 [attachment=129423] e2;19bj& Nqp%Z7G 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。 <WtX>
\]l( 光通量 +bI &0` 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 ,ju 1:` [attachment=129424] XCoN!~ |HI=ykfI 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? 6T&6N0y+9 如果空间频率太高,制造技术可能会出现问题。 WZdA<<,:o 打开 MMA对话框。 wx
BQ#OE 在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 lQ!ukl) Object point (物体坐标)设定为 0, O[3J Px 光线网络 CREC 设置为网格 7, ~d?7\:n 数字化输出, )-#% 绘制图表。 2X;,s`) [attachment=129425] #JeZA0r5 gCz^JM 这是一个表面光栅的分布图。 YN9ug3O+ 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? lyfLkBF [attachment=129426] V'
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a KQaw*T[Q3w 在 PANT 文件中添加一个变量: 'wvZnb VY 5 RAD 2sjV*\Udf 然后再 AANT 文件加入一个新的像差: F N;X"it. M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 Xoml 优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 Duj9PV`2 最后的优化宏文件可以评论区留言获取 'g^;_=^G 光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] 5R?iTB1, rOE[c 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。 -lRXH7|X 镜片表面高斯光强分析 7=u\D 现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. o~<37J3). DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE N-]h+Cnyu &9, 6<bToP F=Z|Ji# XB UO 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。) 5@P2Z]Q 它有着预期的高斯分布的形状。 Hwklk9U 现在对表面 6也进行相同的操作。 Q?L-6]pg 输入: Cd#[b)d ?^ DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE #q9jFW8 非常均匀水平的光强分布。 /hOp>| aRdk^|}
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431] hZVF72D26 o?b$}Qrl 这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 4(& W>E 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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