SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

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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。 N80ogio_Tk  
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：

RA<ky*^dr  
RLE =bD.5,F)  
ID LASER BEAM SHAPER     ! Beginning of lens input file tb~E.Lm\  
WA1 .6328               ! Single wavelength $nmt&lm  
UNI MM               ! Lens is in millimeters MhHh`WUGh  
OBG .35 1               ! Gaussian object; waist radius -.35 mm; define full aperture at the 1/e**2 point. bskoi;)u  
1 TH 22                ! Surface 2 is 22 mm from the waist . nrev!h  
2 RD -5 TH 2 GTB S %zGv+H?  
SF6     ! Guess some reasonable lens parameters; use glass type SF6 from Schott catalog FNLS=4  
3 UMC 0.3 YMT 5          ! Solve for the curvature of surface 3 so the marginal ray has an angle of 0.3; find z-gMk@l  
!spacing so ray height is 5 mm on next surface *Xk5H,:  
RD 20 TH 4 PIN 2          ! Guesses for surface 4 
}gXhN"  
Qm3F=*)d  
UMC 0 TH 50           ! Solve for curvature of 5 so beam is collimated. Iv  
7                    ! Surfaces 6 and 7 exist
3)W_^6>bM  
!6X6_ +}M  
AFOCAL                       ! because they are required for AFOCAL output. !~?/D  
END                    ! End of lens input file.

@hA`f4^  
    CHG UJqh~s  
    NOP                  ! Be sure there are no pickups or solves. 确保没有拾取或解决方案。 &UnhYG{A  
    4 PIN 2 v+{{j|x=  
    5 TH 10 UMC 0         ! move surface 6 before the caustic在焦散前移动表面6 %eofG]VM<  
    END (SW6?5  
&D{!zF  
    PANT                   ! Start of variable parameter definition. 开始定义变量参数 *Lz'<=DLoW  
    VLIST RAD 2 3 4 5   ! Vary four radii. 四个半径变化 pEcYfj3M  
    VLIST TH 3          ! Vary the central airspace. 改变中心的空气间隔。 yN`hW&K  
    VY 3 CC              ! Vary the conic constant on surface 3. 改变表面3上的圆锥常数 , 2#Q>  
    VY 4 CC              ! And on surface 4. 改变表面4上的圆锥常数 ]3,9."^  
    VY 3 G 3            ! Add three aspheric terms to surface3. 向表面3添加三个非球面项 L$O\fhO?  
    VY 3 G 6 T8g\_m  
    VY 3 G 10 .+XK>jl+  
    VY 4 G 3             ! And three to surface 4. 表面4也添加3个球面顶 /hqn>t  
    VY 4 G 6 '/UT0{2;rS  
    VY 4 G 10 1-^D2B[-  
    END K!9K^h  
ZJWpb  
    AANT                   ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 ?q4`&";{3  
    AEC                   ! Enable automatic edge feathering control. 启用控制边缘厚度 o>(<:^x9
 
    ACC                   ! Enable automatic center thickness monitoring启控制中心厚度 EmO[-W|2  
    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 TE
o  
    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。 0|-}>>qb\  
    M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB1 iB W:t  
    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。 oh$"?N7n1  
'"7b;%EN'  
    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。 `.JW_F)1  
    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。 T5}3Y3G,6  
    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。 -E6av|c,F  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1 ]8}2  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1 u{=h%d
/  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1 NvIg,@}  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1 rG~W=!bj  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1 \9p.I?=  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1 f@ |[pT  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1 d!T,fz/-.  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1 T2]8w1l&K  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1 "2C}Pr,p8  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1 d_
$0  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1 ZMMx)}hS  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1 p#4*:rpq4  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1 J&h59dm-  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1 *>qc6d@'  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1 ]7k:3"wH  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1 JE:LA+ (  
    M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1 lt4IoE`tk?  
    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 DI;LhS*z  
    GSR 0 50 10 P           ! And also target the ray angles to zero. 并且还将光线角度定为零。 S6bYd`  
    END CZ]Dm4  
WL
U_t65  
    SNAP :,p3&2I  
    SYNO 50

N4VZl[7?  
    SYNOPSYS AI>OPD >clVV6B  
)ZLj2H<  
        SYNOPSYS AI>SFA 5 P VWdTnu  
fuHNsrNlm  
        ID LASER BEAM SHAPER                       115            20-MAY-17   13:32:54 n3V$Xtxw  
        SAGITTAL RAY FAN ANALYSIS . &}x[~g  
d<ES  
        FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 ?\4kV*/Cqz  
        COLOR NUMBER                          1 hA/Es?U]  
ho^c#>81  
         REL ENT PUPIL   WAVEFRONT ABERR ?S=y>b9R  
              XEN            OPD (WAVES) R=R]0  
        ________________________________ |uFb(kL[U  
        0.200             -0.000865       0.400 ?T%"Jgy8  
        -6.675373E-05       0.600 F\;l)  
        0.000361 {s*1QBM$\Z  
             0.800             -0.000651 !Y UT*  
             1.000             -0.000791

`{w|2 [C3  
    STORE 9 B
H}rg,]G  
    CHG !F6rcDKI  
    1 SIN [=.iJ5,{2  
    1 TH 0 F@t\D?  
    CFIX IYptNR  
    END %T<c8w}dP  
    DPROP P 0 0 6 SURF 2.5 R RESAMPLE r#ADxqkaV  
    GET 9

;gJAxVD<  
    ADEF 3 PLOT ADEF c2GTN"  
    4 PLOT