SYNOPSYS 光学设计软件课程八十一:变倍激光扩束器
一.概述 O#Wh
TDF" r1fGJv1!o 由于激光具有高亮度、单色性好和方向性好等特点,激光扩束准直系统在通信技术、激光扫描、切割、测量距离等领域被广泛应用(在实际应用或实验过程中,通常需要用到口径不一的准直激光光束。尤其是在实验操作过程中,每更换一个实验元件都需要重新调节整个光路,不利于实验操作。因此设计一个连续变倍的激光扩束系统是非常有必要的。 aM4k *|H? 目前激光扩束方法使用较为广泛的有两大类: r_;9'#&' 第一类是选用反射系统,此类系统选用大口径的反射镜面来扩大激光光束,常见的系统有格里高利系统和卡塞格林系统。由于此类系统通常采用非球面镜片,并且是固定的扩束比,通常是单独设计某一类口径的光束。而且非球面在实际生产中存在较高的成本以及难度,所以此类系统适合大倍率扩束的应用; H.UX,O@ 第二类是选用透射式系统,此类系统是由两个或两个以上的透镜组成,常见的系统有开普勒系统和伽利略系统,由于此类系统结构简单,实际应用价值较高,所以具有小变倍比需求的系统可采用第二类方法。 1{P'7IEj
[attachment=129808] KF4PJi;* 二.设计要求 |r bWYl.b =N 5z@;! p<:!)kt 波长:632nm P (S>=,Y& 变倍比:1-10X *}8t{ F@k 入射光束直径:<=5mm [LRLJ_~g5 出射光束直径:<=50mm ~H!S,"n^,P 总长<200mm MTUn3;c/ 设计确保从全孔径出射的光线与光轴之间的角度小于0.03° V\6]n2 '? jlH0; 利用SYNOPSYS中自带的ZSEARCH功能,ZSEARCH与DSEARCH一样,都能够自动按照给定的初始条件,对初始结构进行搜索,列出10个最佳的初始结构。 t'ZWc\ 阅读 HELP ZSEARCH可以帮助您快速的了解ZSEARCH的使用细节。 $ [yFsA6 SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果: "le>_Ze_>|
VU@9@%TN 初始宏文件 请评论留言获取 o: ;"w"G 运行搜索宏可以得到10个初始结构 E}ZJ)V7 ]KJj6xn
[attachment=129809] 2=_gf 选取一个最佳结构进行下一步的分析。 +k`!QM>e- ~/*MY
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@Pt="*g H@l}WihW 点击右侧的模块,查看初始结构的变倍功能。点击光线追迹 >真实光线追迹 >执行也可以查看光线的放大情况。 rl0< Ls
B,{K*-7)MX [attachment=129811] [attachment=129812] [attachment=129814] (图一 出入射光线10、6、1倍变倍比) ?@V[#.
[attachment=129815] [attachment=129816] [attachment=129817] %RDI!e<e} (图二 3D绘图10、7、5、1倍扩束) q&d~
\{J 此处给出10、6、1变倍比图样。 ?Ae ven 再在命令行窗口中输入SPEC,查看镜头参数。 Qf@ __.+s32SS$
[attachment=129818] !o$!Fr c
+!|9hF' %HJK; 此时总长也满足设计要求,最终结果是否达到设计要求,我们还需要通过一些像质评价方法来评定,激光扩束系统常采用波像差对系统成像质量进行评价。初始结构波像差如图所示: ^yOZArc'r [attachment=129819] sM9+dh 观察到波像差均方根在λ/5附近还较大,进行优化并模拟退火,最终得到波像图如图所示: ]KmO$4 #t+d iR
[attachment=129820] f!JS= N?3 三.总结 +>PX&F w4gg@aO 该镜头所有指标已经基本满足要求,使用了8片透镜。
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