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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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    离线小火龙果
     
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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2024-07-17
    1.概述 pb5q2|u`h  
    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。 ` 5lW  
    vtu!* 7m  
    初始宏文件可以评论区留言获取 WkUV)/j  
    8o%g2 P9.  
    7*I:cga  
    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。 'Tbdo >y  
    %=[xc?  
    2.1设计要求
    3GVS-?  
    下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标: CEHtr90P  
    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。 QpI\\Zt6  
    SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果: %`)lCK)2  
    初始宏文件可以评论区留言获取
    `%ulorS  
    U6x$R O!  
    KbTd`AIL  
    以上展示部分命令,这其中, ,:=g}i  
    OBG 的物是高斯光束. 7GG:1:2+>  
    DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. Q@0Zh, l  
    得到的初始结构如下:
    Ahf71YP  
    &w'1  
    这是最初的设计,效果并不是十分理想 wS+ekt5  
    原因如下: tQWjNP~  
    1.光束被扩大了但是并不准直。 sEzl4I  
    2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 oo-O>M#5  
    优化
    WNo7`)Kx  
    DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 1<;RI?R[9  
    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。 v9"|VhZ  
    改变高阶项
    L"Dos +  
    应该怎样确定改变哪个 G 变量? KEfwsNSc%  
    所有的一切只需要按几下按键.  输入 LTWiCI  
    HELP USS &qyXi[vw  
    然后找到类型16。 u8r<B4k  
    U+-R2w]#q_  
    优化结果
    tV"Jh>Z  
    ;q&uk -  
    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。 <IO@Qj1*  
    光通量
    O<()T6  
    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 KD^n7+w%  
    ~i UG24v  
    m(KBg'kQ  
    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? DI0Wk^m  
    如果空间频率太高,制造技术可能会出现问题。 -Dy":/Bk  
    打开 MMA对话框。 +%=lu14G  
    在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 AwtiV-w  
    Object point (物体坐标)设定为 0, Fk`|?pQm  
    光线网络 CREC 设置为网格 7, a^g}Z7D'T  
    数字化输出, WX4 f3Um  
    绘制图表。 D%~"]WnZ\Q  
    ^TEFKx}PX  
    wK!7mZ  
    这是一个表面光栅的分布图。 ~?z u5,vb  
    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? 0iI|eE o  
    K^e4w`F|  
    .2V?G]u  
    在 PANT 文件中添加一个变量: pmc)$3u  
    VY 5 RAD V='A;gs  
    然后再 AANT 文件加入一个新的像差: GJIZu&C  
    M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 3R<VpN){  
    优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 hdDL92JVg  
    最后的优化宏文件可以评论区留言获取
    QB"+B]rV  
    光通量
    光栅分布
    U etI 4`  
    _[h!r;DsG  
    现在表面4上的边缘空间频率正好是 50 c/mm, 而且光通量均匀性就像原来一样的好。 -,q qQf  
    镜片表面高斯光强分析
    VQ;'SY:`  
    现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. M'nzoRk  
    DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE wGgeK,*_  
    WDJ rN  
    q{l %k  
    #'4Psz  
    这个图显示了表面3上的高斯光束的强度分布, (在通过第二个DOE之前。) sspGB>h8l  
    它有着预期的高斯分布的形状。 MDCwgNPiQW  
    现在对表面 6也进行相同的操作。 K"cV7U rE  
    输入: nT9Hw~f<j  
    DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE n(#[[k9&Ic  
    非常均匀水平的光强分布。 E&dxM{`  
    )Lg~2]'?j  
    DMASK 图像
    J"K(nKXO_?  
    QYps5zcn  
    这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 3QCCX$,  
    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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