| 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 Ar~"R4! 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。 [$[:"N_ vm>b m 初始宏文件可以评论区留言获取 fFQ|T:vm [attachment=129419] R:B^ l&?ii68/ 所以它像一个具有不均匀间距的圆形衍射光栅.因为它以布拉格角衍射,所以它的衍射效率很高。 v0L\0&+ &r:7g%{n
2.1设计要求 {T].]7Z 下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标: tJN<PCG6" 将最细直径为0.35 mm的氦氖激光束扩展成变动范围在10%以内的直径为 10 mm 的均匀激光束。只使用两个元件, 每个的一侧都有一个 DOE。 y|wc,n%L> SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果: 3do)Vg4
初始宏文件可以评论区留言获取 itMg|%B% [attachment=129420] 7%sdtunf` P9 Z}H(?C 以上展示部分命令,这其中, &\_iOw8 OBG 的物是高斯光束. G z)NwD DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. vhhC>
7 得到的初始结构如下: [attachment=129421] ]LM-@G+Jz 71l%MH 这是最初的设计,效果并不是十分理想 c_>f0i 原因如下: Nv"EV;$ 1.光束被扩大了但是并不准直。 b6*!ACY 2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 Qa.uMq 优化 KI+VXH}Y5{ DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 e>AE8T 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。 S.a% 改变高阶项 FJd]D[h 应该怎样确定改变哪个 G 变量? *2GEnAZb7n 所有的一切只需要按几下按键. 输入 Sr?#S HELP USS %!1Q P[}K 然后找到类型16。 )Dz+X9;g+ [attachment=129422] CJ++?hB]X 优化结果 [attachment=129423] =xS+5( Kde9
$ 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。 C7O6qpO 光通量 <Z/x,-^*< 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 q?ix$nKOv [attachment=129424] s@7H1)U L~KM=[cn 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? S)/_muP 如果空间频率太高,制造技术可能会出现问题。 @i*|s~15 打开 MMA对话框。 $O5UyKI 在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 (zFi$ Object point (物体坐标)设定为 0, 2TA*m{\Hr 光线网络 CREC 设置为网格 7, x>Jr_A( 数字化输出, UMcgdJB 绘制图表。 Ny%(VI5: [attachment=129425] :]1TGfS }O4^Cc6 这是一个表面光栅的分布图。 P->y_4O 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? Jtk|w[4L [attachment=129426] 6efnxxY}sa E2{FK)qT 在 PANT 文件中添加一个变量: G@Z?&" VY 5 RAD }x
wu*Zx 然后再 AANT 文件加入一个新的像差: =Yt
R` M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 {b
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。
i|m3mcI%2 最后的优化宏文件可以评论区留言获取 %&Q$dzgb_ 光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] McQe1 '4#}e[e 现在表面4上的边缘空间频率正好是 50 c/mm, 而且光通量均匀性就像原来一样的好。 5)MS~ii 镜片表面高斯光强分析 qDfd. gL 现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. <>aw
1WM+ DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE uPl\I6k m-*hygkcDu .ODR ]7{ 9B7^lR 这个图显示了表面3上的高斯光束的强度分布, (在通过第二个DOE之前。) u!W0P6 它有着预期的高斯分布的形状。 C
.~+*"Vw 现在对表面 6也进行相同的操作。 tyqT 输入: _c_[C*T] DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE bq:(u4 3 非常均匀水平的光强分布。 3skC$mpJHw pv Gf\pu
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431] aD$v2)RR W|g4z7Pb 这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 ZU%[guf 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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