[分享]方形光斑整形勻化 | SYNOPSYS 光學(xué)設(shè)計軟件第86課 [復(fù)制鏈接]

一.概述 # 5f|1O  
在八十五課中，我們了解了激光光斑整形的重要性，并成功的將橢圓光斑整形成為了圓形光斑，實際上在激光的加工工藝中，光斑的外形整形往往只是其中的一部分，我們還往往要對能量進(jìn)行整形處理。 (>LHj]}K  
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圖一 激光能量勻化 *%N7QyO`I  
常見激光光斑能量分布符合高斯分布，隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對整形光斑的能量部分模型描述逐漸從平頂光束變成了更為精確的超高斯光束模型。 c_z/At;4  
KBr5bcm4u  
圖示為具有1、2、3、4、5時不同階數(shù)的超高斯分布情況，可以看到隨著m值的不斷上升，輻射的出射度曲線變化慢慢接近平均水平�？梢妼δ芰康恼�形，傾向是在光斑的分布內(nèi)趨于均勻。 Kcw1uLb  
今天我們就通過前面課程所學(xué)，將圓形的激光光斑整形成方形的，并對光斑進(jìn)行勻化。 e.}3OK  
二. 設(shè)計要求 R)d99j^"  
波長：He-Ne光。 K_&c5(-
(_  
入射光束：圓形光斑，束腰350um。 ^?6 W<  
出射光束:方形光斑，尺寸在7*7mm。 XW~ BEa  
結(jié)構(gòu)緊湊，整形系統(tǒng)不超過50mm。 zK>'tFU  
準(zhǔn)直出射。 Ie2w0Cs28  
在物方向?qū)е性O(shè)置高斯光束的尺寸大小，在系統(tǒng)參數(shù)中更改追跡，將Y-Z平面追跡更改為Y-Z與X-Z同時追跡。設(shè)置好的初始結(jié)構(gòu)如下所示。 l<aqiZSY  
初始鏡頭 HhWwc#B  
請掃描文章底部二維碼聯(lián)系工作人員獲取 Vgqvvq<S  
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4:#~b  
通過像質(zhì)分析>光線追蹤>真實光線追蹤查看入射光斑，我們分別查看（0，1）與（1，0），（1，0）與（0，1）代表了射線在歸一化光瞳上的實際坐標(biāo)，輸入相應(yīng)坐標(biāo)則會追蹤相應(yīng)的光線。 #U$YZ#B  
FU5LYXCs  
先嘗試?yán)�用柱面鏡將光斑整形為正方形，在優(yōu)化宏中添加柱面的G系數(shù)作為變量，執(zhí)行優(yōu)化，隨后在新建宏中輸入命令：DPROP P 0 0 6 GEOM 3 L RESAMPLE T^'*_*m  
此時得到如下光斑圖。 %89"A'g  
{V%%^Zhwy  
可以看到柱面鏡對邊緣的形狀整形能力偏弱，接下來我們加入 DOE 面型對光斑進(jìn)行整形，DOE 面型能令光學(xué)系統(tǒng)簡潔緊湊。 T+K` ^xv_L  
在數(shù)據(jù)表中修改 DOE 面型，注意這里我們使用了 USS25 面型，因為查看面型變量參數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)只有 USS25 面型滿足了非旋轉(zhuǎn)對稱性的變量參數(shù)，光斑要求是方形，因此我們需要選擇 USS25 面型作為 DOE 面型。將參數(shù)變量加入優(yōu)化宏中，執(zhí)行優(yōu)化隨后繼續(xù)輸入命令：DPROP P 0 0 6 GEOM 3 L RESAMPLE UU.mdSL  
此時得到的光斑圖如下： *CH!<VB/  
4aalhy<j  
可以看到光斑成功被整形成了正方形，這意味著我們對外形的整形已經(jīng)完成，接下來我們要對能量進(jìn)行整形，在優(yōu)化宏中繼續(xù)添加指令，令光斑變得勻化。 vNC$f(cQ  
執(zhí)行優(yōu)化后輸入命令：DPROP P 0 0 6 GEOM 3 L RESAMPLE wsf Hd<Z_  
得到的光斑圖如下圖所示： r;cI}'  
優(yōu)化宏 rysP)e  
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NoJnchiU  
此時光斑被整形成正方形，同時能量分布也比較均勻。 +H[}T ]  
查看最終結(jié)構(gòu)的 PAD 圖 Ok}{jwJ%W;  
最終鏡頭結(jié)構(gòu)圖 FI?gT  
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NIGB[2V(  
出射光斑呈現(xiàn)平行出射。在查看數(shù)據(jù)表，查看整形系統(tǒng)的總長以及是否達(dá)到整形要求。 V6@*\+:3)  
J|gdO+  
我們可以看到系統(tǒng)總長小于50mm，并且整形光斑半寬Y向與X向均在3.5mm，完成了設(shè)計需求。