[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 gI^&z  
7S{qo&j'  
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。 aRMlE*yW  
目前激光扩束方法使用较为广泛的有两大类： {zb'Z Yz  
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； E'LI0fr  
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。 ;@ePu  
FHOw ]"#  
二.设计要求 uos8Mav{E  
!zE{`Ha~  
;JkSZs3  
波长：632nm 59Pc:Gg;  
变倍比：1-10X :TQp,CEa  
入射光束直径：<=5mm =*\.zr  
出射光束直径:<=50mm g"P%sA/E+  
总长<200mm sq'm)g  
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° VExhN';  
A%8 Q}s$<s  
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。 *J-pAN  
阅读 HELP ZSEARCH可以帮助您快速的了解ZSEARCH的使用细节。 81Kf X {|  
SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果： 6(8F4[D  
9\_s&p=:.  
运行搜索宏可以得到10个初始结构 b9j}QK  
layxtECP(  
At.&$ t  
选取一个最佳结构进行下一步的分析。 N1'`^a
y$  
!PA:#]J  
o[!'JUxZ  
\}b2oiY  
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。 );0  
&ivU4rEG  
此处给出10、6、1变倍比图样。 ,j%\3g`  
再在命令行窗口中输入SPEC，查看镜头参数。 Bq8#'K2i
,  
xv]z>4@z,  
*Dp&;,
b  
E'WXi!>7p  
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： [5P-K{Ko  
gNZwD6GMe?  
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： nd'D0<%  
M1Q&)am  
   5=TgOS]R  
三.总结 !4p{b f  
;?Pz0,{h  
该镜头所有指标已经基本满足要求，使用了8片透镜。