| 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 ;ndsq[k>
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。 q].n1w [
=~7%R.U([e
初始宏文件可以评论区留言获取 @t W;(8-
[attachment=129419] iobL6SUZ
I) 9un|+,y
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。 i] sz*\P~
^##tk
2.1设计要求 q hNY <
下面是一个衍射透镜设计激光光束整形器的指标： Y bX3_N&
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。 G?`x$U U
SYNOPSYS 初始结构搜索镜头文件和运行结果： ?=C ?3R
初始宏文件可以评论区留言获取 Ry5/O?Q L
[attachment=129420] ` #!~+
\=kre+g
以上展示部分命令，这其中， 3>jL7sh%|
OBG 的物是高斯光束. C9?R *2L>
DOEs 将会使用16号特殊表面形状建模,一个简单的 DOE. o'9K8q\1
得到的初始结构如下： [attachment=129421] X^pxu6nm-
y]z^e\qc)
这是最初的设计，效果并不是十分理想 XI>|"*-l
原因如下： ~}B6E)
1.光束被扩大了但是并不准直。 "!\O N)l*
2.而且强度分布仍然是输入的高斯光束的强度分布。 &PfCY{_
优化 A>SXc%K
DOEs , 就如同其他的非球面形状, 也是利用 G 变量来调整。 o\Ocu> :
优化函数还包括绝大多数的 FLUX 像差, 控制着各个区域的衰减。 H[K(Tt4<&
改变高阶项 GQZLOjsop
应该怎样确定改变哪个 G 变量? ?B&Z x-krd
所有的一切只需要按几下按键. 输入 y(I_ 6+B^
HELP USS S}0W<H P
然后找到类型16。 *)PCPYB^
[attachment=129422] A..,.
优化结果 [attachment=129423] <ZF, 3~v?
[P'crV,m
还能做得更好。接下来尝试改变高阶的系数，将变量选项添加到 G31, 即增加到12 项。 |sa{!tKJ
光通量 Y6_%HYI$
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 K2= `.
[attachment=129424] R`7v3{
)+' De
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? j _r?4k
如果空间频率太高，制造技术可能会出现问题。 a{?`yO/ 2
打开 MMA对话框。 TB=KT j
在 PUPIL上选择表面4的 HSFREQ分布。 ~j1.;WId[
Object point (物体坐标)设定为 0， \t'v-x>2y5
光线网络 CREC 设置为网格 7， 41pk )8~pt
数字化输出， ]Bp db'
绘制图表。 D4CN%^?
[attachment=129425] D)yCuw{M:
{i:5XL
这是一个表面光栅的分布图。 t b%u<jY
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? uVO*@Kj+
[attachment=129426] me-:A:s i
aWp9K+4R$/
在 PANT 文件中添加一个变量: ^LA.Y)4C2%
VY 5 RAD w|~d3]BqT
然后再 AANT 文件加入一个新的像差: ^H0` UKE
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4 nG0Uv%?{pj
优化后再次按之前的步骤查看光通量和光栅分布。 &e#>%0aS
最后的优化宏文件可以评论区留言获取 eSV_.uvsb
光通量 [attachment=129427] 光栅分布 [attachment=129428] Hh/Z4`&yi
b zz{ p1e
现在表面4上的边缘空间频率正好是 50 c/mm, 而且光通量均匀性就像原来一样的好。 V}leEf2'
镜片表面高斯光强分析 @;T>*_Yhn
现在要运行衍射传播程序 DPROP , 来检查系统的强度分布. Je |D] w
DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE f
zu#!
IaxzkX_48
?DAW~+,!7o
~:65e 8K
这个图显示了表面3上的高斯光束的强度分布, （在通过第二个DOE之前。） Ch`nDIne
它有着预期的高斯分布的形状。 h q5=>p
现在对表面 6也进行相同的操作。 LU#DkuIG
输入： gk%8iT
DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE ?*I
_'2
非常均匀水平的光强分布。 ;$ot,mH?T
$V X<UK$|s
[attachment=129430] DMASK 图像 [attachment=129431]
Tu m9Xa
这个是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的图像。 \ \ j98(i
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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