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第13课带有衍射光学元件的激光扩束器

2020-02-02 来源:独旅网
第13课.带有衍射光学元件的激光扩束器

在第11课中,您了解了如何使用普通球面透镜设计激光扩束器,并了解到需要多个透镜元件才能获得良好的性能。第12课采用相同的设计,使用两个非球面元件,效果极佳。本课程将证明您可以使用DOE(衍射光学元件)。towithin10%.目标是将腰半径为0.35mm的HeNe激光器转换成直径为10mm且均匀至10%以内的光束这是我们初始的输入文件:RLE!Beginningoflensinputfile.。IDKINOFORMBEAMSHAPERWA1.6328!SinglewavelengthUNIMM!LensisinmillimetersOBG.351!Gaussianobject;waistradius-.35mm;definefullaperture=1/e**2point.1TH22!Surface2is22mmfromthewaist.2RD-2TH2GTBS!Guesssomereasonablelensparameters;useglasstypeSF6fromSchottcatalogSF63TH20!Surface3isakinoformonside2ofthefirstelement3USS16!DefinedasUnusualSurfaceShape16(simpleDOE)CWAV.6328!ZonesaredefinedasonewavephasechangeatthiswavelengtHIN1.798855!Assumethezonesaremachinedintothelens.Youcanalsoapply!afilmofadifferentindex.RNORM14TH2GTBSSF64USS16CWAV.6328HIN1.798855RNORM15CV0TH507AFOCALEND!ThefirstsideofthesecondelementisalsoaDOE!!!!StartwithaflatsurfaceSurfaces6and7existbecausetheyarerequiredforAFOCALoutput.Endoflensinputfile.我们给第2个表面指定了一个合理RD值。这是现阶段还没有DOE的非球面系数的系统:1

光束被扩展但没有准直,并且强度分布仍然是高斯输入光束的强度分布。任务是找到能够实现我们两个目标的DOEOPD目标。首先,让我们将第二个透镜的两边保持为平面。这是优化MACro:PANTRDR.0012RADVLISTTH3VY3G26VY3G27VY3G28!Startofvariableparameterdefinitions.!Thisisaverysmallbeam,sousesmallerderivativeincrementstostartwithVY!Varytheairspace!VarytermY**2,!Y**4,!andY**6VY4G26VY4G27VY4G28!Dothesameatsurface4ENDAANTAECACCLUL15011ATOTL!Startofmeritfunctiondefinition!Preventthesystemfromgrowingtoolarge!Askforabeamradiusof5mmonsurface5M51APYA00105M01APFLUX00106!Askforafluxfalloffofzeroatseveralzones2

M0M0M0M0M0M0M0M0M0M0M0M0M0GSOENDGSR010010P11111111111110APFLUXAPFLUXAPFLUXAPFLUXAPFLUXAPFLUXAPFLUXAPFLUXAPFLUXAPFLUXAPFLUXAPFLUXAPFLUX.110P00000000000000000000000000.9806.9706.9606.9506.9406.9306.9206.9106.8506.806.706.506.306!ControltheoutputrayOPDoveranSFANof10rays,!andsometransverseaberrationstoo.!Endofmeritfunctiondefinition.SNAPSYNO40这个PANT文件改变了一些通用的G变量,我们在上一课中使用它来改变镜头元件上的一些非球面系数项。但在这种情况下,表面已经被定义为USS类型16,这是一个简单的DOE表面,因此这些选项改变了定义该形状的系数。(键入HELPUSS以了解您可用的形状以及G系数如何应用于它们。)我们运行这个宏,镜头看起来很有希望。所以我们再次运行它然后模拟退火几个周期。结果变得更好了。我们尝试改变一些高阶系数。我们在两个DOE上添加新系数,最高为G31,即Y**12系数。重新优化后,镜头看起来大致相同,但评价函数下降到3.13E-7。看起来结果收敛了!Howdoesthefluxvaryovertheaperturenow?Wetypethecommand光通量如何随孔径变化?我们输入命令3

FLUX100P6并得到一条美丽的曲线,几乎是直的,显示在左下方。这确实是一个很好的设计。现在的问题是,可以被加工吗?表面4的空间频率是多少?如果它太高,制造技术可能会遇到麻烦。我们打开MMA对话框以选择MAP命令的输入。我们选择一个HSFREQoverPUPIL的图,对象为POINT0,而raygridCREC的网格为7,DIGITAL输出和PLOT。结果显示在镜片边缘右侧,下方的频率为99.43c/mm。10微米/周期,这是可以制作的,但不容易被加工。我们可以减少到50c/mm吗?我们将变量5RAD添加到变量列表中,并为AANT文件添加新的像差:M50.01APHSFREQ00104程序现在控制表面4上的频率。我们重新优化,现在表面5略微凸起,4上的空间频率正好在50c/mm。光通量均匀性与以前一样好。任务完成!我们做得怎么样?在光束重构之前,运行DPROP命令,检查曲面3处的轮廓。这显示了该点处光束的高斯分布。DPROPP003SURF3LRESAMPLE4

现在在表面上6做同样的事情。DPROPP006SURF3LRESAMPLE

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下面是生成的系统的RLE文件,如果评估它,可以将其复制并粘贴到编辑器中:RLEIDKINOFORMBEAMSHAPERFNAME'L13L1.RLE'MERIT0.270980E-05WA1.6328000WT11.00000APS1AFOCALUNITSMMOBG0.350000001.00000000AIR1CV0.0000000000000TH22.00000000AIR2RAD-0.8227781050995TH2.000000002N11.798817102CTE0.810000E-052GTBS'SF6'3CV0.0000000000000TH74.00214849AIR3USS16CWAV0.632800HIN1.79880055.000000RNORM1.000003XDD10.0000000E+000.0000000E+000.0000000E+000.0000000E+000.0000000E+003XDD20.0000000E+000.0000000E+000.0000000E+000.0000000E+000.0000000E+003XDD32.6875641E+025.7065730E+01-4.1566734E+012.8677115E+01-1.6241740E+013XDD44.7211923E+000.0000000E+000.0000000E+000.0000000E+004CV0.0000000000000TH2.000000004N11.798817104CTE0.810000E-054GTBS'SF6'4USS16CWAV0.632800HIN1.79880055.000000RNORM1.000004XDD10.0000000E+000.0000000E+000.0000000E+000.0000000E+000.0000000E+004XDD20.0000000E+000.0000000E+000.0000000E+000.0000000E+000.0000000E+004XDD35.6803879E+00-9.1936550E-036.0997390E-04-5.7203063E-052.2090382E-064XDD4-3.5824860E-080.0000000E+000.0000000E+000.0000000E+005RAD-159.6274584523634TH50.00000000AIR6CV0.0000000000000TH0.00000000AIR7CV0.0000000000000TH0.00000000AIREND6

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