SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

T&c0j(  
+dw$IMwb  
在第11课中，我们设计了一个激光束整形器，以平整化小型HeNe激光器的高斯光束轮廓。 为了降低制造成本，我们尝试用球面的设计来达到这个目标，因为它比非球面更容易制造。 使用一个六片透镜设计，这似乎符合我们的规格。 也许这种设计可以进一步改进，但我们也必须要考虑六片球面镜是否比两片非球面镜更便宜。 如果不是，那么非球面设计看起来更具吸引力。 Gx ci  
让我们使用和第11课中相同的双透镜结构开始，进行修改，以便我们只将光通量平坦化为1 / e ** 2点。 得到两倍的孔径似乎是不切实际的，需要需要再次优化。 下面是初始结构文件：

'^)Ve:K-.  
RLE HgPRz C  
ID LASER BEAM SHAPER     ! Beginning of lens input file ~s{yh-B  
WA1 .6328               ! Single wavelength ]fvU}4!  
UNI MM               ! Lens is in millimeters mr dG-t(k  
OBG .35 1               ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture at the 1/e**2 point. kwU~kcM  
1 TH 22                ! Surface 2 is 22 mm from the waist . x%ju(B>  
2 RD -5 TH 2 GTB S _-eF &D  
SF6     ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog /4J2F9:f  
3 UMC 0.3 YMT 5          ! Solve for the curvature of surface 3 so the marginal ray has an angle of 0.3; find _xT=AF9~o  
!spacing so ray height is 5 mm on next surface WJbdsPs  
RD 20 TH 4 PIN 2          ! Guesses for surface 4 DG,CL8bv  
 =+9.X8SP  
UMC 0 TH 50           ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. F(c~D0  
7                    ! Surfaces 6 and 7 exist /HbxY  
6X2>zUHR  
AFOCAL                       ! because they are required for AFOCAL output. lPF(&pP  
END                    ! End of lens input file.

^HYmi\`  
    CHG Tap=K|b ]  
    NOP                  ! Be sure there are no pickups or solves. 确保没有拾取或解决方案。 5[l9`Cn&A  
    4 PIN 2 M:x?I_JG8  
    5 TH 10 UMC 0         ! move surface 6 before the caustic在焦散前移动表面6 u=NpL^6s<  
    END #-$\f(+<  
MDn+K#
p  
    PANT                   ! Start of variable parameter definition. 开始定义变量参数 rI34K~ P  
    VLIST RAD 2 3 4 5   ! Vary four radii. 四个半径变化 Gh}k9-L  
    VLIST TH 3          ! Vary the central airspace. 改变中心的空气间隔。 $ZX^JWq  
    VY 3 CC              ! Vary the conic constant on surface 3. 改变表面3上的圆锥常数 V ;Kzh$^rk  
    VY 4 CC              ! And on surface 4. 改变表面4上的圆锥常数 ^2Sa_.  
    VY 3 G 3            ! Add three aspheric terms to surface3. 向表面3添加三个非球面项 <Y~?G:v6+  
    VY 3 G 6 BzBij^h  
    VY 3 G 10 @V{s'V   
    VY 4 G 3             ! And three to surface 4. 表面4也添加3个球面顶 H.`>t  
    VY 4 G 6 YI05?J}  
    VY 4 G 10 E^uau=F  
    END z d 9Gi5&  
3C'`c=  
    AANT                   ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 v~^c-
]4I  
    AEC                   ! Enable automatic edge feathering control. 启用控制边缘厚度 YT!QY@qw  
    ACC                   ! Enable automatic center thickness monitoring启控制中心厚度 'Gwa[ |6i  
    ASC                   ! Enable automatic slope control, so curves don’t get too steep. 启用自动坡度控制，因此曲线不会太陡峭 P|}~=2J  
    LUL 100 1 1 A TOTL  ! Limit the paraxial total length to no more than 150 mm. 限制近轴总长度不超过150毫米。 oFt]q =EU  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB1 U-.?+`  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB2 ! Assign a target of 5 mm to the marginal ray on surfaces 5, 6. 为表面5,6上的边缘射线分配5 mm的目标。 ?DPNa  
n{vp&  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 1 0 LB1 ! Target the flux difference between the marginal ray point and the on!axis point to 0 on surface 6. 瞄准边缘射线点和on之间的通量差!在表面上轴线指向0。 v%RcwVt|  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .99 0 LB1     ! Target the flux at the 0.99 aperture point. 将光通量定位在0.99孔径点。 dm3cQ<
0  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .98 0 LB1     ! And so on, for a set of zones. 等等，对于一组区域进行设置。 Mf0!-bu  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1 K"'W4bO#7  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1 OiPE,sv  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1 &1O[N*$e  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1 "=)i'x"0"  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1 tBEZ4 W>67  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1 WK7=z3mu  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1 b|U
48j1A  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1 cgKK(-$ny  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1 ~F7 +R   
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1 ,a_F[uK  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1 [s?H3yQ.  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1 {XYv&K  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1 6itp Mck  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1 `jY*0{  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1 u@d`$]/>F  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1 $Yfm>4  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1 q^}QwJw  
    GSO 0 .01 10 P          ! Target the OPD of an SFAN of 10 rays to zero, with a weight of .01将10条光线的SFAN的OPD定为零，权重为.01 /BC(O[P  
    GSR 0 50 10 P           ! And also target the ray angles to zero. 并且还将光线角度定为零。 dRg1I=|{_  
    END J;+AG^U<  
`5}XmSJ?5  
    SNAP ,ry2J,IT7  
    SYNO 50

H?8uy_Sc  
    SYNOPSYS AI>OPD (mXV5IM  
:HhLc'1Jw  
        SYNOPSYS AI>SFA 5 P N>;"r]Rl"  
btb-MSkO  
        ID LASER BEAM SHAPER                       115            20-MAY-17   13:32:54 * bmdY=#7  
        SAGITTAL RAY FAN ANALYSIS r-]Au -  
mMO:m8W  
        FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 *ie#9jA  
        COLOR NUMBER                          1 7SYU^GD  
2#'{
Q4K  
         REL ENT PUPIL   WAVEFRONT ABERR 88Yp0T<1  
              XEN            OPD (WAVES) F;yq/e#Q  
        ________________________________ vvw6 GB,M  
        0.200             -0.000865       0.400 }S'+Ytea  
        -6.675373E-05       0.600 [>#?C*s  
        0.000361 !$hrK6o  
             0.800             -0.000651 X tZ0z?  
             1.000             -0.000791

UzFd@W u#  
    STORE 9 7(na?Z$  
    CHG f5zxy!dhKS  
    1 SIN 69(
z[opW  
    1 TH 0 N8:?Z#z  
    CFIX KZeRbq2jJ  
    END ^dH#n~Wx0  
    DPROP P 0 0 6 SURF 2.5 R RESAMPLE <9eQ  
    GET 9

K^?yD   
    ADEF 3 PLOT ADEF K)$.0S9d  
    4 PLOT