| 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 IS;[oJef
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。 V'UFc>{o
<=w!:
初始宏文件可以评论区留言获取 WT3g31
[attachment=129419] y9=<q%Kc-
)r)ZmS5O
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。 FN (O
^L8:..+:
2.1设计要求 $M+'jjnP
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： +Yc@<$4
将最细直径为0.35 mm的氦氖激光束扩展成变动范围在10%以内的直径为 10 mm 的均匀激光束。只使用两个元件, 每个的一侧都有一个 DOE。 N.ZuSkRM
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果： !41"`D!1
初始宏文件可以评论区留言获取 * X}2
[attachment=129420] Pf?15POg&B
whrDw1>(
以上展示部分命令，这其中， 7u 5H o`
OBG 的物是高斯光束. KG I <G
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. gr{*wYL
得到的初始结构如下： [attachment=129421] NA`8 ^PZ
W/CZ/Mc
这是最初的设计，效果并不是十分理想 #JXXq%4
@
原因如下： \=&Z_6Mu
1.光束被扩大了但是并不准直。 IY
mkZ?cW
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 bw+IH-b
优化 dy'lM ;@-
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 {LCKt/Z>P
优化函数还包括绝大多数的 FLUX 像差, 控制着各个区域的衰减。 +4rd
N\.
改变高阶项 NLxR6O4}8
应该怎样确定改变哪个 G 变量? ! C^>tmqS
所有的一切只需要按几下按键. 输入 *19a\m=>oi
HELP USS x-4d VKE*z
然后找到类型16。 FP*kA_z$
[attachment=129422] &F Yv4J
优化结果 [attachment=129423] 4Mt RI
! T8sWMY
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。 |B64%w>Y
光通量 o=xM aA
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 {SRD\&J[
[attachment=129424] ,]das
' m-5
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? ?U1Nm~'UZ
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。
:m/qR74+"
打开 MMA对话框。 P 6=5:-Hh
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 [qk c6sqo
Object point (物体坐标)设定为 0， Sl% 6F!
光线网络 CREC 设置为网格 7， k72NXagh
数字化输出， }jdmeD:
绘制图表。 HMmVfGp]
[attachment=129425] iWW
>]3Q
`gJ$fTi&
这是一个表面光栅的分布图。 )a `kL,
边缘最大空间频率在在 100c/mm 左右。 这并不是很容易制造，能不能减小, 比如说到 50 c/mm? 3v `@**
[attachment=129426] MIWc
@.i2
Q:b0 !
在 PANT 文件中添加一个变量: {/>uc,8O
VY 5 RAD %,aSD#l`f
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: U9awN&1([
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 'R42N3|F
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 HYY+Fv5
最后的优化宏文件可以评论区留言获取 q]SH'Wd
光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] (*V!V3E3#
Z,M2vRj"qT
现在表面4上的边缘空间频率正好是 50 c/mm, 而且光通量均匀性就像原来一样的好。 av:%wJUl,$
镜片表面高斯光强分析 IMzt1l
=7
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. 3 +`,'Q9
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE S?VKzVDB.S
;z+}|>!
0~W6IGE~
:lmimAMt
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。） L;+e)I]
它有着预期的高斯分布的形状。 u^WZsW
现在对表面 6也进行相同的操作。 h,b_8g{!
输入： If8
^
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE CoWT
非常均匀水平的光强分布。 7;] IlR6
F5M|QX@-
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431]
r /HG{XH`
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 y$6EEp
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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