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    [原創(chuàng)]SYNOPSYS 光學(xué)設(shè)計(jì)軟件課程四十六：一個激光二極管光束整形器 [復(fù)制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2023-11-13
    課程四十六：一個激光二極管光束整形器 Ze'AZF  
    這節(jié)課將展示如何設(shè)計(jì)從一個激光二極管到一個圓形準(zhǔn)直光束的光學(xué)轉(zhuǎn)換器。我們從一個典型的激光二極管的規(guī)格開始，它在 X 方向和 Y 方向上有不同的發(fā)散角，設(shè)計(jì)任務(wù)比較復(fù)雜。以下是我們的設(shè)計(jì)規(guī)格: y@'8vOh`  
    Y 方向的光束發(fā)散度: 8.5° 5UR$Pn2a2  
    X 方向的光束發(fā)散度: 19° h{S';/=8  
    波長為0.403um T{bM/?g  
    我們將使用 OBG 命令，它需要高斯束腰半徑作為參數(shù)。首先我們要把發(fā)散角轉(zhuǎn)換成半徑值。 ]v@#3,BV  
    在用戶手冊的3.1.2節(jié)中，我們了解到該程序利用公式將光束半徑轉(zhuǎn)換為發(fā)散角 /yyed{q  
    DIV = WAV(p) M2 / π WAIST No _wKFT>  
    WAIST = WAV(p) M2 / π DIV No ?7^H1L  
    從這里我們得到了 y 方向的 GWR = 0.0008644和 x 方向的 GWR =0.0003868�，F(xiàn)在我們創(chuàng)建 RLE 文件。在 EE 編輯器中鍵入 RLE 文件 *@l NL=%R  
    1. RLE
    2. ID LASER DIODE BEAM CONVERTER
    3. UNI MM
    4. WA1 .403
    5. OBG 0.0008644 1 .0003868
    6. 1 TH 20
    7. 2
    8. END
    4s~Y qP{K  
    oL#^=vid"  
    然后運(yùn)行這個宏，你會得到一個結(jié)構(gòu)簡單初始結(jié)構(gòu)。
    4QdY"s( n  
    4hg]/X"H#  
    gQgG_&xkC  
    很容易看出光束在 X 方向上與在 Y 方向上的差異: d l@  
    在命令窗口輸入 BEAM 和 XBEAM
    U;:>vi3p  
    _(3VzI'G  
    表面2上的 GBR 在 Y 方向上比在 X 方向上小得多，我們的第一個任務(wù)是把這個差異消除掉。我們需要在光束的中心插入一個透鏡。在工作表中，制作一個檢查點(diǎn)，然后單擊 WS 工具欄中的插入元件按鈕。然后點(diǎn)擊 PAD 顯示器靠近中心的位置，程序?qū)⒃谠撐恢锰砑右粋�鏡片。
    ^Qrdh0j  
    xZjD(e'  
    我們來看看光束輸出的形狀。輸入 MPE，選擇旋轉(zhuǎn)透視選項(xiàng)，并在光束邊緣顯示一個圓形圖案，用紅色表示。然后單擊執(zhí)行。
    HQK%Y2S  
    FD*`$.e3\  
    旋轉(zhuǎn)顯示器，你會看到 X 軸上的光束比 Y 軸上的光束要大得多。
    b{s_cOr/  
    g1JD8~a  
    糾正這個問題，需要在表面3上添加一個柱面透鏡。在 WS 中，選擇該表面，單擊曲率對話框按鈕，然后選擇復(fù)曲面或柱面按鈕，并給出 Y-Z 半徑10毫米和 X-Z 半徑0。單擊 OK 按3鈕并關(guān)閉對話框。
    ^6mlE+WY  
    aG8}R~wH&  
    現(xiàn)在我們在表面3上有一個柱面，但是我們必須調(diào)整它的參數(shù)，使表面4上的光束半徑在 X 方向和 y 方向上相同。 }]N7CWy  
    創(chuàng)建一個新的宏。我們不希望光束太陡，所以我們要求后焦厚度由3mm 增加到33mm。宏如下： G6_Kid}"q  
    1. PANT
    2. VY 2 RAD
    3. VY 3 RAD
    4. VY 3 TH
    5. END
    7. AANT
    8. M 33 1 A TH 3
    9. M 7 1 A P YA 0 0 1 0 4
    10. M 7 1 A P XA 0 1 0 0 4
    11. END
    12. SNAP
    13. SYNO 10
    g}@_ @  
    1[C,*\X8v  
    運(yùn)行這個宏之后，將創(chuàng)建一個新的 RPER 繪圖。光束在表面4確實(shí)是圓形的。
    Y<X%'Wd\  
    xvQJTR k  
    但它還沒有像我們希望的那樣進(jìn)行準(zhǔn)直。在 WS 末尾添加另一個鏡片。
    Cp&lS=  
    QQ!%lbMK]  
    我們將在表面5上，使用非旋轉(zhuǎn)對稱的 kinoform 曲面，形狀為 USS 25。創(chuàng)建一個檢查點(diǎn)，在 WS 中選擇該表面，然后再次打開曲率對話框。USS 選項(xiàng)如下 <w(UDZ  
    如下所示，你必須從一個平面開始改變一個 USS 形狀。點(diǎn)擊平面按鈕，然后點(diǎn)擊 USS 按鈕。當(dāng)一個新的對話框打開時，選擇類型25 擴(kuò)展 DOE，并單擊確認(rèn)和關(guān)閉按鈕。
    kYl$V =  
    uz".!K[,wE  
    我們希望輸出的光束是準(zhǔn)直的，添加表面 7，并使系統(tǒng)設(shè)置為無焦。 EE#4,d`J  
    建立一個新的 MACro -RVwPY  
    1. PANT
    2. VY 2 RD
    3. VY 3 RD
    4. VY 4 RD
    5. VY 3 TH
    6. VY 5 G 16
    7. VY 5 G 17
    8. VY 5 G 18
    9. VY 5 G 19
    10. VY 5 G 20
    11. VY 5 G 21
    12. VY 5 G 24
    13. VY 5 G 25
    14. VY 5 G 26
    15. VY 5 G 27
    16. VY 5 G 28
    17. VY 5 G 29
    18. VY 5 G 32
    19. VY 5 G 33
    20. VY 5 G 34
    21. VY 5 G 35
    22. VY 5 G 36
    23. VY 5 G 37
    25. END
    26. AANT
    27. M 0 10 A P HH 0 0 1 0 5
    28. M 7.0 1 A P YA 0 0 1 0 5
    29. M 7.0 1 A P XA 0 1 0 0 5
    30. GNR 0 .1 9 P
    31. GNO 0 .1 9 P
    32. END
    33. SNAP
    34. SYNO 22
    n>)CCf@H  
    `+1+0?9  
    這將改變新 DOE 的系數(shù)，在 X 方向和 Y 方向上保持光束半徑等于7mm，要求邊緣光線出射角為零，并糾正橫向色差和 OPD 像差。這個過程收斂得很好——但是第2個鏡片太薄了，所以將厚度增加到3mm，并再次運(yùn)行優(yōu)化。以下是我們的設(shè)計(jì)：
    9kuL1tcY  
    U")~bU  
    輸入 MDI 設(shè)置一個光瞳波前圖，按0.1波長/英寸的比例畫圖。結(jié)果顯示誤差小于1/10波。
    mQtGE[  
    ;&37mO/T  
    2)h