| 小火龙果 |
2024-09-26 10:44 |
椭圆光斑整形 | SYNOPSYS 光学设计软件第85课
一.概述 i+I.>L/S
自被世人提出并正式问世以来，激光已经走过了一百多年的历史，随着时间的推移，激光技术的不断成熟，激光的特性与电子、电脑以及光学材料等开始了深度融合，激光的应用领域也从最初的材料加工、科研与军事领域逐步拓展至通信、存储、医疗美容、仪表仪器、传感器等更加细分的市场。 g;o5m }
随着激光应用范围的日益增长，不同应用领域开始对激光的照明光斑形状、照明均匀度和出光波前等提出不同的特殊要求，如在聚酯纤维表面处理、印刷材料表面处理等领域中，要求激光照明光斑为均匀的矩形光斑；在光盘系统等光存储需要更高的聚焦能力来增大存储容量。然而，激光束光强一般呈高斯分布，中心光强极强，四周光强相对较弱，能量分布很不均匀，这一特性使得激光并不能直接应用，往往需要对激光进行一些加工来满足应用需求。 #z_ .! E
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图一 激光光斑整形匀化 v,rKuvc'
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图二 高斯光束焊接（左）与平顶光束焊接（右） 4_CXs.v1
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二. 设计要求 vPy."/[u
波长：0.6328um 0H}O6kU
入射光束：圆型光斑，束腰半径0.1mm。 5?j #
出射光束:椭圆光斑，Y向束腰半径0.04mm，X向束腰半径0.02mm。 9dp4&&Z+F
结构紧凑，整形系统不超过50mm。 DYZk1
准直出射。 65+2+p
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将椭圆光斑整形成圆形光斑，考虑通过两个柱面镜，分别对X向与Y向光斑大小进行整形。柱面镜是X轴和Y轴半径不同的一种透镜，仅有一个方向是球面，因此透镜的形状为圆柱形或半圆柱形。柱面镜类似于球面镜，它们均使用曲面对光线进行发散和聚焦，但柱面镜仅在一个方向上具有光强度，并且不会影响垂直方向上的光线。因此如果需要对光源进行一维整形，柱面镜是不错的选择，整形系统设计如下： Esj1Vv#
\Y:zg3q*
通过物方向导设置高斯光斑初始属性，因为光斑具有X、Y二维，需要在系统参数中更改追迹，将Y-Z平面追迹更改为Y-Z 与 X-Z 同时追迹。设置好的初始结构如下所示。 efbJ2C
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初始镜头 G&6`?1k
请联系工作人员获取 X1u\si%.4S
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查看入射光斑是否符合设计的圆形光斑，在命令行窗口中输入 BEAM 与 XBEAM 分别查看Y向束腰半径与X向束腰半径。 90<a'<\|
RSjcOQ8&.w
在命令行中输入：DPROP P 0 0 1 GEOM 3 L RESAMPLE，查看光斑形状。 2'ws@U }lR
G)3r[C^[k
初始结构设置完成，将柱面镜的柱面系数设置为变量，并对出射光束在Y-Z平面与X-Z平面的夹角进行限制，以保证平行出射。 R\6dvd
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优化宏和镜头结构 iN L>TVUM
优化好的结构如图所示： Q? Xqf7y
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通过透视图来查看光斑整形效果。 2 XjH 1
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可以看见，像面成一个圆形。光线并没有铺满像面。 Ci3
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在命令行中输入：DPROP P 0 0 6 GEOM 3 L RESAMPLE，查看光斑形状。 `P;3,@
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V-dub{K
再次输入 BEAM 和 XBEAM。 cS#| _
&D7Mv5i0@
在通过 SPEC 查看系统的总长。 r8_MIGM'
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整体达到了设计要求。
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