[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]

1.概述 .4>s2  
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。 ]
?(F'&  
FH8mK)  
初始宏文件可以评论区留言获取 lM^!^6=v0l  
cl{W]4*$  
k!=GNRRZE  
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。 lmK
q xs4  
L59oh  
=zeLs0s;  
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： v8bl-9DQ  
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。 $af}+:'  
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果：  |7zP8  
Treh{s  
9}cuAVI  
sLdUrD%  
以上展示部分命令，这其中， yM:~{;HLF  
OBG 的物是高斯光束. yVHlT  
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. otf%kG w  
BddECY,z  
_SC  
这是最初的设计，效果并不是十分理想 NK9WrUj)  
原因如下： mqk(UOK`  
1.光束被扩大了但是并不准直。 Q\#{2!I  
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 #A9_A%_.h  
5A$az03y$\  
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 @gSFvb bc  
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。 D4Y!,7WEVt  

LQ\ ELJj  
应该怎样确定改变哪个 G 变量? iW1ih QX  
所有的一切只需要按几下按键.  输入 Of7) A  
HELP USS Di<J6xu  
然后找到类型16。 h2"|tTm,a  
j22#Bw  
x*&&?nV Iz  
?ey&Un"  
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。 &lPBqw  
7s8<FyFsjd  
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 ;5Vk01R  
M&djw`B  
jUJTcL  
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? FW)^O%2s  
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。 LlA`QLe  
打开 MMA对话框。 dD^_^'i  
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 Uty(sDtu  
Object point (物体坐标)设定为 0， 5<O61Lgx  
光线网络 CREC 设置为网格 7， x1:Pj  
数字化输出， ok3  
绘制图表。 ()C^ta_]  
kyxSIQ^  
Naf`hE9  
这是一个表面光栅的分布图。 I*W9VhIOV  
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? &@W4^-9  
E]H   

l0caP(  
在 PANT 文件中添加一个变量: 1x\VdT  
VY 5 RAD /;<e.  
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: we\b]  
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 ~w1{zxs  
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 "6E1W,|{  
nI*
(a
:  
W"-EC`nP  
%on9C`/  
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。 xS~yH[k  
r,3Ww2X-  
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. Tw`c6^%^y  
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE rKzv8d  
r%y;8$/-  
68p\WheCal  
?)?IZ Qj  
这个图显示了表面3上的高斯光束的强度分布, （在通过第二个DOE之前。） m
0
I #  
它有着预期的高斯分布的形状。 q!hy;K`Jd  
现在对表面 6也进行相同的操作。 nb0
Py>4  
输入： D%jD8p  
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE piYws<Q  
非常均匀水平的光强分布。 S2'`|uI  
"#-Nqq  
R0Ax$Cv{  
=j|v0& AGC  
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 /$FXg;h9$  
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。