[原创]SYNOPSYS 光学设计软件课程八十一：变倍激光扩束器 [复制链接]

一.概述 }NUP[%
  
`527vK 6  
由于激光具有高亮度、单色性好和方向性好等特点，激光扩束准直系统在通信技术、激光扫描、切割、测量距离等领域被广泛应用(在实际应用或实验过程中，通常需要用到口径不一的准直激光光束。尤其是在实验操作过程中，每更换一个实验元件都需要重新调节整个光路，不利于实验操作。因此设计一个连续变倍的激光扩束系统是非常有必要的。 |ey6Czm  
目前激光扩束方法使用较为广泛的有两大类： vX{]_  
第一类是选用反射系统，此类系统选用大口径的反射镜面来扩大激光光束，常见的系统有格里高利系统和卡塞格林系统。由于此类系统通常采用非球面镜片，并且是固定的扩束比，通常是单独设计某一类口径的光束。而且非球面在实际生产中存在较高的成本以及难度，所以此类系统适合大倍率扩束的应用； m\Dbb.vBvW  
第二类是选用透射式系统，此类系统是由两个或两个以上的透镜组成，常见的系统有开普勒系统和伽利略系统，由于此类系统结构简单，实际应用价值较高，所以具有小变倍比需求的系统可采用第二类方法。 4Fnr8 r8W  
5r.{vQ  
二.设计要求 kweypIB  
9@!`,Co  
^rx]Y;  
波长：632nm Pp}j=$&j\  
变倍比：1-10X <)rol  
入射光束直径：<=5mm $Q?<']|A  
出射光束直径:<=50mm P'g$F<~V  
总长<200mm 8&3G|m1-2  
设计确保从全孔径出射的光线与光轴之间的角度小于0.03° n\d-^ml  
2cww
7z/B  
利用SYNOPSYS中自带的ZSEARCH功能，ZSEARCH与DSEARCH一样，都能够自动按照给定的初始条件，对初始结构进行搜索，列出10个最佳的初始结构。 TEY%OIzU+  
阅读 HELP ZSEARCH可以帮助您快速的了解ZSEARCH的使用细节。 [Y5B$7|s<  
SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果： 9XS'5AXN  
2?HLEiI1  
运行搜索宏可以得到10个初始结构 or0f%wAF  
lwa  
R7vO,kZ6Q  
选取一个最佳结构进行下一步的分析。 O7E0{8  
*c xYB  
kMK-E<g  
@c5TSHSL.  
点击右侧的模块，查看初始结构的变倍功能。点击光线追迹 >真实光线追迹 >执行也可以查看光线的放大情况。 'sJYt^  
iEnDS@7  
此处给出10、6、1变倍比图样。 y_QK _R<f  
再在命令行窗口中输入SPEC，查看镜头参数。 /-1[}h%U'  
Td?a=yu:J  
bz,C%HFA  
%g
mf  
此时总长也满足设计要求，最终结果是否达到设计要求，我们还需要通过一些像质评价方法来评定，激光扩束系统常采用波像差对系统成像质量进行评价。初始结构波像差如图所示： .]P@{T||Y  
o AvX(  
观察到波像差均方根在λ/5附近还较大，进行优化并模拟退火，最终得到波像图如图所示： Kk-A?ju@g  
`Fnt#F}  
   u|i.6:/=  
三.总结 R0AVAUG  
F`+}p-  
该镜头所有指标已经基本满足要求，使用了8片透镜。