| 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 _ #]uk&5a
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。 .O! JI"?
;/?M &rX
初始宏文件可以评论区留言获取 .v;$sst5y
[attachment=129419] $GhdH)
d#E]>:w9
所以它像一个具有不均匀间距的圆形衍射光栅.因为它以布拉格角衍射，所以它的衍射效率很高。 WBT/;),}:
oe,I vnt
2.1设计要求 8JxJ>I-9p
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： <?UbzT7X
将最细直径为0.35 mm的氦氖激光束扩展成变动范围在10%以内的直径为 10 mm 的均匀激光束。只使用两个元件, 每个的一侧都有一个 DOE。 ;v%Fw!b032
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果： G?$|aQ0j
初始宏文件可以评论区留言获取 (n:d
{bKV
[attachment=129420] <>JN?
G q%q x4
以上展示部分命令，这其中， 1| $V
OBG 的物是高斯光束. QCB2&lN\&L
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. L1=+x^ WQ
得到的初始结构如下： [attachment=129421] ?HwW~aO
Y"~Tf{8
这是最初的设计，效果并不是十分理想 _h|rH
原因如下： U6^ x(2De
1.光束被扩大了但是并不准直。 wGdnv}#
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 g-`HKoKe
优化 faQ}J%a
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 j\ l9|vpp
优化函数还包括绝大多数的 FLUX 像差, 控制着各个区域的衰减。 ^<X+t&!z
改变高阶项 c'M#va
应该怎样确定改变哪个 G 变量? I3 /^{-n
所有的一切只需要按几下按键. 输入 )p*I(y
HELP USS w#]> Nf
然后找到类型16。 NAd|n+ [d
[attachment=129422] ):"Z7~j=
优化结果 [attachment=129423] ?+#|h;M8
;UuCSfs{
还能做得更好。接下来尝试改变高阶的系数，将变量选项添加到 G31, 即增加到12 项。 ct,B0(]
光通量 ~ [L4,q
透镜看起来还是和原来一样，但是需要检查光通量的均匀性，输入 FLUX 100 P 6 xs+pC K |
[attachment=129424] 2ghTAsUx9
]WlE9z7:8
得到了几乎是平直的一个漂亮的曲线,这是一个优秀的设计。但是可以加工吗? WJH-~ ,u
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。 ~uqpF-.
打开 MMA对话框。 B#RBR<MFC
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 Z*&y8;vUQ
Object point (物体坐标)设定为 0， K@av32{
光线网络 CREC 设置为网格 7， e$H N/O
数字化输出， 6mcxp+lm|
绘制图表。 W/03L, 1
[attachment=129425] Ay?KE{Qs '
HJ4T! `'d
这是一个表面光栅的分布图。 8!8 yA
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? wz1fx>Q
[attachment=129426] mZGAl1`8
-L%J,f[&,
在 PANT 文件中添加一个变量: 9 0PF) U
VY 5 RAD 'a ]4]d
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: %eJolztKZ
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 S$9>9!1>*
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 QwF\s13
最后的优化宏文件可以评论区留言获取 CeL` T:]r
光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] /S4$qr cM
@9-/p^n1
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。 ` qP <S
镜片表面高斯光强分析 ODS8bD0!i
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. K)NB{8 _
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE M0Eq
7:Ba
E?$|`<o{|`
DH7B4P
" S8JHHx
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。） 06hzCWm#
它有着预期的高斯分布的形状。 F_28q15~:
现在对表面 6也进行相同的操作。 &8kc0Z@y
输入： -n Bb - y
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE >%qk2h>
非常均匀水平的光强分布。 h7],/? s
KDx~ ^OO
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431]
|% wgux` z
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 +{b!,D3sa*
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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