| 小火龙果 |
2024-07-17 15:55 |
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
1.概述 T >-F~?7Sv
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。 YYM
7L<oWAq
初始宏文件可以评论区留言获取 v#/,,)m
[attachment=129419] O/- OW: 03
q ?0goL
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。 M]_vb,= 1
15s?QSKj
2.1设计要求 }Ql;% 7
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： 1^W Aps
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。 3<`h /`ku
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果： ;zJ_apZ:{
初始宏文件可以评论区留言获取 dl;A'/(t
[attachment=129420] Z'j<wRf
Sqge5 v
以上展示部分命令，这其中， < kM%z {p
OBG 的物是高斯光束. q;AQ6k(
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. :8QG$Ua1
得到的初始结构如下： [attachment=129421] q{5V q_s\
}}x R?+4A
这是最初的设计，效果并不是十分理想 =VSieh
原因如下： ^IId
=V=2
1.光束被扩大了但是并不准直。 D@ lJ^+
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 Ebk@x=E
优化 %FRkvqV*
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 AP~!YwL W
优化函数还包括绝大多数的 FLUX 像差, 控制着各个区域的衰减。 J *B`C^i
改变高阶项 07MLK8jS
应该怎样确定改变哪个 G 变量? zld>o3K}
所有的一切只需要按几下按键. 输入 Fca?'^X
HELP USS [&4y@
然后找到类型16。 {38aaf|'/
[attachment=129422] ( l^lS=x
优化结果 [attachment=129423] @]7\.>)
Q: LuRE!t
还能做得更好。接下来尝试改变高阶的系数，将变量选项添加到 G31, 即增加到12 项。 g bh:Y}_FU
光通量 KWY G\#S0]
透镜看起来还是和原来一样，但是需要检查光通量的均匀性，输入 FLUX 100 P 6 N1$P6 ZF
[attachment=129424] Nl8Cctrf
m6 gr!aT
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? 7/yd@#$X
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。 ;|%r!!#-t
打开 MMA对话框。 u`~{:V
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 f_\-y&)+*
Object point (物体坐标)设定为 0， &ar}6eO
光线网络 CREC 设置为网格 7， ;wF|.^_2
数字化输出， -I*A `M
绘制图表。 +Oscy-;
[attachment=129425] 5C&f-* Bh
7l p VK]
这是一个表面光栅的分布图。 GwV FD%
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? pWp2{G^XB
[attachment=129426] vP2QAGk <
!RD,:\5V
在 PANT 文件中添加一个变量: LKZI@ i)
VY 5 RAD &|4Uo5qS=Z
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: E .3}a>f
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 :6 fQE#(s&
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 qw/{o:ce]
最后的优化宏文件可以评论区留言获取 L_r & 'B
光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] {P5@2u6S
i<?4iwX%i*
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。 9|`@cz w
镜片表面高斯光强分析 (D{}1sZBQ
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. E~P 0}'
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE ["M >
jJvNN -^
8iN As#s
"=(;l3-o
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。） ,Ai i>D]
它有着预期的高斯分布的形状。 U!5*V9T~ J
现在对表面 6也进行相同的操作。 \_ E.%K
输入： -Tx tX8v
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE &>{>k<z
非常均匀水平的光强分布。
(ZK >WoV
.7F I%
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431]
MDP M OA
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 D3{lyi|8
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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