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    [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]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-07-17
    1.概述  Z,osdF  
    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。 OjiQBsgnj  
    pP6pn~ }  
    初始宏文件可以评论区留言获取 c}>p"  
    Q@lJ|  
    7Q9zEd" d  
    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。 wN ![SM/+  
    )cy_d!  
    2.1设计要求
    i`1QR@11  
    下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标: SrVJ Q~ :>  
    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。  !mX 2  
    SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果: "sf]I[a  
    初始宏文件可以评论区留言获取
    9H<6k*  
    w<]Wg^dyQ  
    GUyc1{6  
    以上展示部分命令,这其中, -l!;PV S|  
    OBG 的物是高斯光束. ?*Kewj  
    DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. m_z1|zM}o  
    得到的初始结构如下:
    _YH)E^If  
    i }5 #n  
    这是最初的设计,效果并不是十分理想 Y`u.P(7#  
    原因如下: X192Lar  
    1.光束被扩大了但是并不准直。 IRZ?'Im  
    2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 J8x>vC  
    优化
    W1s4[rL!Ht  
    DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 8L?35[]e  
    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。 In)#`E` g.  
    改变高阶项
    TY=BP!s  
    应该怎样确定改变哪个 G 变量? 46dh@&U  
    所有的一切只需要按几下按键.  输入 Z;_WU  
    HELP USS dfo{ B/+  
    然后找到类型16。 $e! i4pM  
    \7}X^]UVx  
    优化结果
    MOFIR wVZ+  
    10JxfDceD  
    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。 PT|W{RlNl  
    光通量
    PF1m :Iz`d  
    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 m#'2 3  
    > @ulvHL  
    'W~O ?  
    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? ] y, 6  
    如果空间频率太高,制造技术可能会出现问题。 7 3k3(rZ  
    打开 MMA对话框。 MdWT[  
    在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 Zjt3U;Y  
    Object point (物体坐标)设定为 0, '(kySf[  
    光线网络 CREC 设置为网格 7, MS6^= ["  
    数字化输出, IiACr@[?e  
    绘制图表。 ;fhFv&`mE  
    DB yRP-TH  
    e jwFQ'wTx  
    这是一个表面光栅的分布图。 gU Cv#:  
    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? tWi@_Rlx;  
    v!ULErs  
    =@m|g )  
    在 PANT 文件中添加一个变量: ~_SV `io  
    VY 5 RAD GP uAIoBo  
    然后再 AANT 文件加入一个新的像差: 0 )#5_-%  
    M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 W:P4XwR{  
    优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 4ow)vS(  
    最后的优化宏文件可以评论区留言获取
    K ^1bR(a  
    光通量
    光栅分布
    Xb42R1  
    xX  
    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。 P}H7WH  
    镜片表面高斯光强分析
    Gu&?Gn oc  
    现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. VuFH >8n  
    DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE i7}) VDsZ  
    rZZueYuXO  
    g!<@6\RB  
    L '342(  
    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。) . #;ZM[v  
    它有着预期的高斯分布的形状。 L^)&"6oSa  
    现在对表面 6也进行相同的操作。 Fy<dk}@  
    输入: ~xu<xy@E  
    DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE p SASMc@  
    非常均匀水平的光强分布。 cp2e,%o  
    u|=_!$8  
    DMASK 图像
    q?&vV`PG5  
    )2z (l-$.  
    这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 8(D>ws$  
    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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