| 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 _ZyT3P& 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。 [.&[<!,. 'RLOV 初始宏文件可以评论区留言获取 Yt{&rPv, [attachment=129419] -Qb0:]sV# !*vBW/ 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。 &<0ZUI |S3 "~\*If
2.1设计要求 :1_mfX 下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标: i}lRIXjdV 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。 -;Uj|^ SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果: iLtc
HpN 初始宏文件可以评论区留言获取 [r9d<Zi}{ [attachment=129420] B*79qq zy>}L # 以上展示部分命令,这其中, "%
Y u
wMY OBG 的物是高斯光束. gtYRV*^q DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. 28UVDG1? 得到的初始结构如下: [attachment=129421] s
MZ[d\ ^yVl"/ 这是最初的设计,效果并不是十分理想 8x{Hg9 原因如下: e U;jP]FA 1.光束被扩大了但是并不准直。 Y/lN@ 2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 RxG^ 优化 P%)b+H{$h DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 7' eh)[T 优化函数还包括绝大多数的 FLUX 像差, 控制着各个区域的衰减。 3.),bm 改变高阶项 !^v\^Fc 应该怎样确定改变哪个 G 变量? OKPJuV`y6 所有的一切只需要按几下按键. 输入 d)KF3oA HELP USS I7G,`h+H 然后找到类型16。 v8'5pLt" [attachment=129422] Zi4d] 优化结果 [attachment=129423] \_U*t! ik\S88| 还能做得更好。接下来尝试改变高阶的系数,将变量选项添加到 G31, 即增加到12 项。 Pfan7fq+ 光通量 t)r1"oA 透镜看起来还是和原来一样,但是需要检查光通量的均匀性,输入 FLUX 100 P 6 tlGWl0V?7Q [attachment=129424] KY+]RxX j)L1H*
S% 得到了几乎是平直的一个漂亮的曲线,这是一个优秀的设计。但是可以加工吗? &yLc1#H 如果空间频率太高,制造技术可能会出现问题。 LdEE+"Jw 打开 MMA对话框。 Funj!x'uE 在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 3_zSp.E\l Object point (物体坐标)设定为 0, gp/YjUH7k8 光线网络 CREC 设置为网格 7, ' ^a!`"Bc 数字化输出, bU+9Gi@v 绘制图表。 @q)E=G1<o0 [attachment=129425] 9L"?wv .Dx2 ;lj 这是一个表面光栅的分布图。 !<r8~A3!( 边缘最大空间频率在在 100c/mm 左右。 这并不是很容易制造,能不能减小, 比如说到 50 c/mm? -3vh!JMN [attachment=129426] 5-w: c> l%<c6; 在 PANT 文件中添加一个变量: ";dU-\3M VY 5 RAD fU
={a2 然后再 AANT 文件加入一个新的像差: 61:9(*4~!F M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 x'i0KF 优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 CZ tiWZ 最后的优化宏文件可以评论区留言获取 .bfST.OA 光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] n7DLJ`ho{ 3Gd|YRtk 现在表面4上的边缘空间频率正好是 50 c/mm, 而且光通量均匀性就像原来一样的好。 Qlh?iA 镜片表面高斯光强分析 xb`CdtG2. 现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. |yv]Y/= DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE rzT{-DZB[4 +-ewE-:|L e5OVq
, ]!aUT& 这个图显示了表面3上的高斯光束的强度分布, (在通过第二个DOE之前。) SQ <f 它有着预期的高斯分布的形状。 jw4TLc7p 现在对表面 6也进行相同的操作。 hr~.Lj5^W 输入: Cuv|6t75' DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE tJm{I)G 非常均匀水平的光强分布。 la`"$f !I7 ?
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431]
V16%Ne ?O7iK<5N 这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 **HrWM%?8o 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。
|
|