切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 764阅读
    • 0回复

    [原创]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 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线小火龙果
     
    发帖
    932
    光币
    2176
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-07-17
    1.概述 k9`Bi`wp  
    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。 [ZS}P  
    bZk7)b;1o  
    初始宏文件可以评论区留言获取 6X5`npf  
    NaC^q*>9  
    $VYMAk&\  
    所以它像一个具有不均匀间距的圆形衍射光栅.因为它以布拉格角衍射,所以它的衍射效率很高。 l|[cA}HtB  
    |HXI4 MU"  
    2.1设计要求
    \3(d$_:b  
    下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标: 0"$Ui#r`  
    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。 [)|P-x-<  
    SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果: @2-Eky  
    初始宏文件可以评论区留言获取
    r#wMd9])  
    GcQO&oq|  
    b(dIl)Y4 :  
    以上展示部分命令,这其中, }!b9L]  
    OBG 的物是高斯光束. _B)LRD+Hj  
    DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. s8 .OL_e  
    得到的初始结构如下:
    ig^9lM'  
    mmm025.   
    这是最初的设计,效果并不是十分理想 E_]L8UC;m  
    原因如下: 't \:@-tQ  
    1.光束被扩大了但是并不准直。 KK`P<^8J  
    2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 /u{ 9UR[g  
    优化
    |*"uj  
    DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 hHF YAh   
    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。 Ub%+8 M  
    改变高阶项
    pc<")9U%/  
    应该怎样确定改变哪个 G 变量? uBw1Xud[YI  
    所有的一切只需要按几下按键.  输入 8'?V5.6?|~  
    HELP USS ?"\`u;  
    然后找到类型16。 =1fO"|L  
    EZ*FGt6(  
    优化结果
    ma>{((N  
     Ok[y3S  
    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。 r Ip84}  
    光通量
    x(h(a#,r  
    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 Se qnO.\  
    oqHI`Tu  
    hN$6Kx>{  
    得到了几乎是平直的一个漂亮的曲线,这是一个优秀的设计。但是可以加工吗? 9*2A}dH  
    如果空间频率太高,制造技术可能会出现问题。 cAIMt]_  
    打开 MMA对话框。 _|rrl  
    在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 {4Cn/}7Ly^  
    Object point (物体坐标)设定为 0, 'n% Ac&kk  
    光线网络 CREC 设置为网格 7, :\x53-&hO4  
    数字化输出, d9h"Q  
    绘制图表。 !r$?66q/  
    4A.ZMH  
    8;/`uB:zV  
    这是一个表面光栅的分布图。 7!.%HhU0  
    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? @$z/=gsy  
    o&)O&bNJ  
    Z=n# XJO15  
    在 PANT 文件中添加一个变量: \ Xow#@[  
    VY 5 RAD DesvnV'{`  
    然后再 AANT 文件加入一个新的像差: [R-4e; SRh  
    M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 6?Ul)'  
    优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 n}PK0  
    最后的优化宏文件可以评论区留言获取
    )vO;=% GQ  
    光通量
    光栅分布
    SC)4u l%  
    /\*,|y\<  
    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。 i X qB-4"  
    镜片表面高斯光强分析
    J Sz'oA5  
    现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. 9B")/Hz_  
    DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE 2 |w;4  
    I <`9ANe  
    w~@.&  
    $>1 'pV  
    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。) ?#idmb}(  
    它有着预期的高斯分布的形状。 )[Bwr bn  
    现在对表面 6也进行相同的操作。 eW#U<x%P  
    输入: ) \Mwv&k1  
    DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE pe=Ou0  
    非常均匀水平的光强分布。 YJ_`[LnL  
     Hi#'h  
    DMASK 图像
    &x19]?D"+  
    B4 5B`Ay  
    这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 WV_y@H_  
    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。
     
    分享到