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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 正序阅读 楼主  发表于: 2024-07-17
    1.概述 EvptGM  
    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。 |~B`[p]5H  
    @2~;)*  
    初始宏文件可以评论区留言获取 -VvN1G6.x?  
    i|xC#hV  
    ub]s>aqy   
    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 T56T  
    GK[9Cm"v  
    2.1设计要求
    l\37/Z  
    下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标: ;)Sf|  
    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。 C$d b) 5-  
    SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果: 0.&-1pw  
    初始宏文件可以评论区留言获取
    dN@C)5pm5`  
    4t 0p!IxG  
    GO3KKuQ=  
    以上展示部分命令,这其中, $lg{J$ h8  
    OBG 的物是高斯光束. qb$M.-\ne  
    DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. h\4enu9[RL  
    得到的初始结构如下:
    < =!FB8 .  
    -Np}<O`./  
    这是最初的设计,效果并不是十分理想  = Atyy  
    原因如下: eMtQa;Lc9o  
    1.光束被扩大了但是并不准直。 v}.~m)  
    2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 ZyV^d3F@$  
    优化
    =vsvx{o?  
    DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 P}w0=  
    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。 x b!&'cw  
    改变高阶项
    23X-h#w  
    应该怎样确定改变哪个 G 变量?  Q!(qb  
    所有的一切只需要按几下按键.  输入 B D [<>Wm  
    HELP USS |(=b  
    然后找到类型16。 #&Rx?V  
    P"|-)d  
    优化结果
    "}b/[U@>  
    xmejoOF  
    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。 jxZ_-1  
    光通量
    F.AP)`6+*  
    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 G[]h1f!  
    2p~G][  
    #Eqx E 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? _sQhDi  
    如果空间频率太高,制造技术可能会出现问题。 ;Q<2Y#  
    打开 MMA对话框。 P&Wf.qr{:  
    在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 2]Ei4%jo  
    Object point (物体坐标)设定为 0, |`d-;pk!%  
    光线网络 CREC 设置为网格 7, xu@+b~C\  
    数字化输出, %?J-0  
    绘制图表。 2+yti,s+/  
    hLaQ[9  
    \q"vC1,9  
    这是一个表面光栅的分布图。 +*G<xW :M  
    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? TVK*l*  
    _Nf%x1m5s  
    !Y*O0_  
    在 PANT 文件中添加一个变量: {5 (M   
    VY 5 RAD |N|[E5Cn  
    然后再 AANT 文件加入一个新的像差: P}vk5o'  
    M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 REPI >-|  
    优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 I.p"8I;  
    最后的优化宏文件可以评论区留言获取
    o4,9jk$  
    光通量
    光栅分布
    / }(\P@Z  
    q*}$1 zb  
    现在表面4上的边缘空间频率正好是 50 c/mm, 而且光通量均匀性就像原来一样的好。 awSi0*d~  
    镜片表面高斯光强分析
    4 ;^  
    现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. .#LHj}u  
    DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE o[g]Va*8  
    " t,ZO  
    WyUa3$[gO  
    fz rH}^  
    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。) <-HWs@8#  
    它有着预期的高斯分布的形状。 !3\( d{  
    现在对表面 6也进行相同的操作。 EV_u8?va  
    输入: Bpv"qU7  
    DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE :JK+V2B$H  
    非常均匀水平的光强分布。  >1q:-^  
    X3l6b+p  
    DMASK 图像
    CIQ9dx7>  
    <o@__l.  
    这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 Wv30;7~  
    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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