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SYNOPSYS 光学设计软件课程十二：非球面激光光束整形器

在第11课中，我们设计了一个激光束整形器，以平整化小型HeNe激光器的高斯光束轮廓。为了降低制造成本，我们尝试用球面的设计来达到这个目标，因为它比非球面更容易制造。使用一个六片透镜设计，这似乎符合我们的规格。也许这种设计可以进一步改进，但我们也必须要考虑六片球面镜是否比两片非球面镜更便宜。如果不是，那么非球面设计看起来更具吸引力。

我们使用和第11课中相同的双透镜结构开始，进行修改，以便我们只将光通量平坦化为1 / e ** 2点。得到两倍的孔径似乎是不切实际的，需要需要再次优化。

点击打开宏按钮，打开C16M1.MAC，点击运行按钮

下面是初始结构文件：

RLE				   ! 镜头输入文件的开始.
ID LASER BEAM SHAPER
WA1 .6328		   ! 单波长
UNI MM		       ! 镜头的单位是毫米
OBG .35 1		   ! 高斯物体；腰部半径-.35毫米；在1/e**2点定义全光圈
1 TH 22			   ! 表面2离腰部有22毫米 .
2 RD -5 TH 2 GTB S  ! 猜测一些合理的镜头参数；使用肖特目录中的SF6型玻璃
SF6
3 UMC 0.3 YMT 5	   ! 求解表面3的曲率，使边缘射线的角度为0.3，找到
! 间隔，所以光线高度在下一个表面上为5毫米
4 RD 20 TH 4 PIN 2  ! 对表面4的猜测
5 UMC 0 TH 50	   ! 解决5的曲率问题，以便光束被准直.
7				   ! 表面6和表面7存在
AFOCAL			   ! 因为它们是AFOCAL输出所需要的
END				   ! 镜头输入文件的结束.

点击打开宏按钮，打开C16M2.MAC，点击运行按钮

点击模拟退火按钮，模拟退火参数（22,1,50）

CHG
NOP		                      ! 要确保没有拾取或解决的问题.
4 PIN 2
5 TH 10 UMC 0	              ! 移动表面6前的光束
END

PANT			                  ! 开始定义变量参数
VLIST RAD 2 3 4 5	          ! 变化的四个半径.
VLIST TH 3		              ! 变化的中间空气空隙.
VY 3 CC		                  ! 改变表面3的圆锥常数.
VY 4 CC		                  ! 改变表面4的圆锥常数.
VY 3 G 3		                  ! 在曲面3上添加三个非球面项.
VY 3 G 6
VY 3 G 10
VY 4 G 3		                  ! 3到表面4.
VY 4 G 6
VY 4 G 10
END

AANT			                  ! 优化函数定义的开始.
AEC 1 1 1		              ! 启用自动边缘羽化控制.
ACC 4 1 1		              ! 启用自动中心厚度监测
ASC			                  ! 启用自动坡度控制，使曲线不会太陡峭
LUL 100 1 1 A TOTL		      ! 将轴旁总长度限制在不超过150毫米。
M 5 100 A P YA 0 0 1 0 LB2	 ! 给表面5的边缘光线指定一个5毫米的目标。
M 0 1 A P FLUX 0 0 1 0 LB1	 ! 针对边际的通量差异 
					         !在曲面6上的光线点和轴上点为0
M 0 1 A P FLUX 0 0 .99 0 LB1 	 !在0.99的光圈点上瞄准光通量。
M 0 1 A P FLUX 0 0 .98 0 LB1	 ! 以此类推，对于一组区域
M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .9 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .89 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .88 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .86 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .84 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .82 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 LB1
M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 LB1
GSO 0 1 10 P			          ! 将10条光线的SFAN的OPD锁定为零，权重为1。
GSR 0 50 10 P			      ! 把光线的角度锁定为零.
END

SNAP
SYNO 50	                       ! 镜头输入文件的结束.

在命令窗口输入FLUX 100 P 5，光通量几乎完全均匀

点击像质分析 -> 光扇图或在Command Window 中输入如下命令TFAN 5 P 0 0

新建宏文件，输入以下命令，运行。

STORE 9
CHG
CFIX
END
DPROP P 0 0 5 SURF 2.5 R RESAMPLE 
GET 9

非球面镜与最佳拟合球体距离：

命令窗口输入如下：

ADEF 3 PLOT

命令窗口输入如下：

ADEF 4 PLOT

最佳拟合球面条纹图：

命令窗口输入如下：

ADEF 3 FRINGES

命令窗口输入如下：

ADEF 4 FRINGES

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