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SYNOPSYS 光学设计软件课程十三：带有Kinoform镜头的激光扩束器

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）。

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。

点击打开宏按钮，打开C17M1.MAC，点击运行按钮

RLE				          ! 镜头输入文件的开头.
ID KINOFORM BEAM SHAPER
WA1 .6328			      ! 单波长
UNI MM			          ! 镜头单位为mm
OBG .35 1		          !高斯物体；腰部半径为-.35毫米；定义为完整的
			              !光圈=1/e**2点.
1 TH 22		              ! 表面2离腰部有22毫米.
2 RD -2 TH 2 GTB S       	 ! 猜测一些合理的镜头参数；使用玻璃				                      ! 肖特产品目录中的SF6型
SF6
3 TH 20		              ! 表面3是第一种的第2面的一个基因组。
			              !元件
3 USS 16		              !被定义为不寻常的表面形状16（简单的DOE）
CWAV .6328		          !被定义为一个波段的相位变化在这个区
			              ! 波长
HIN 1.7988 55	          !假设这些区域被加工成了透镜.  
			              ! 你也可以使用不同指数的薄膜.
RNORM 1

4 TH 2 GTB S		          ! 第二元素的第一面也是一个DOE
SF6
4 USS 16
CWAV .6328
HIN 1.7988 55
RNORM 1

5 CV 0 TH 50             	! 从一个平坦的表面开始
7			             ! 表面6和7存在
AFOCAL		             ! 因为它们是AFOCAL输出所需要的.
END			             ! 镜头输入文件结束.

点击打开宏按钮，打开C17M2.MAC，点击运行按钮，

再次点击运行按钮，模拟退火(22,1,50)

PANT		                 ! 开始定义变量参数.
RDR .001             	! 这是一个非常小的光束，所以使用较小的导数		                     ! 递增的方式来开始
VY 2 RAD
VLIST TH 3 	             ! 变化的空气空间
VY 3 G 26	             ! 变化项Y**2,
VY 3 G 27	             ! 变化项Y**4,
VY 3 G 28	             ! 变化项Y**6，
VY 3 G 29	             ! 变化项Y**8

VY 4 G 26	             ! 在表面4做同样的事情
VY 4 G 27
VY 4 G 28
VY 4 G 29
VY 5 RAD
END

AANT		                 ! 定义优化函数的开始
M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4
AEC 1 1 1
ACC 4 1 1
LUL 150 1 1 A TOTL	
M 5 1 A P YA 0 0 1 0 5	! 要求表面5的光束半径为5毫米
M 0 1 A P FLUX 0 0 1 0 6	! 要求在几个区的光通量衰减为零
M 0 1 A P FLUX 0 0 .98 0 6
M 0 1 A P FLUX 0 0 .97 0 6
M 0 1 A P FLUX 0 0 .96 0 6
M 0 1 A P FLUX 0 0 .95 0 6
M 0 1 A P FLUX 0 0 .94 0 6
M 0 1 A P FLUX 0 0 .93 0 6
M 0 1 A P FLUX 0 0 .92 0 6
M 0 1 A P FLUX 0 0 .91 0 6
M 0 1 A P FLUX 0 0 .85 0 6
M 0 1 A P FLUX 0 0 .8 0 6
M 0 1 A P FLUX 0 0 .7 0 6
M 0 1 A P FLUX 0 0 .5 0 6
M 0 1 A P FLUX 0 0 .3 0 6
GSO 0 .1 10 P		      ! 在10条光线的SFAN上控制输出光线OPD,
GSR 0 100 10 P		      ! and some transverse aberrations too.
END				          ! 定义优化函数结束.

SNAP
SYNO 40

在命令窗口中输入FLUX 100 P 6，光通量均匀。

DOE面型是否可以加工？表面 4 的空间频率是多少？如果它太高，制造工艺上可能存在难度。

在CW输入MMA:

选择光瞳,选择HSFREQ , 选择点， 0

选择CREC，网格 7, 选择DIGITAL , 选择映射绘图

在PANT文件中添加VY 5 RAD,在AANT文件中添加M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4

点击运行按钮

DPROP衍射传播分析：

命令窗口输入DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE，表面3为高斯分布

命令窗口输入DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE，表面6均匀分布

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：

 RLE
ID KINOFORM BEAM SHAPER
 FNAME 'L13L1.RLE                                         '
 MERIT   0.270980E-05
 WA1 .6328000
 WT1 1.00000
 APS               1
 AFOCAL
 UNITS MM
 OBG   0.35000000       1.0000000
0	AIR
1	CV      0.0000000000000   TH     22.00000000 AIR
2	RAD     -0.8227781050995   TH      2.00000000
2 N1 1.79881710
2 CTE   0.810000E-05
2	GTB S    'SF6             '
3	CV      0.0000000000000   TH     74.00214849 AIR
3 USS  16
 CWAV        0.632800
 HIN        1.798800       55.000000
 RNORM    1.00000
3 XDD  1   0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00
3 XDD  2   0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00
3 XDD  3   2.6875641E+02  5.7065730E+01 -4.1566734E+01  2.8677115E+01 -1.6241740E+01
3  XDD  4   4.7211923E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00
4 	CV      0.0000000000000   TH      2.00000000
4 N1 1.79881710
4 CTE   0.810000E-05
4 GTB S    'SF6             '
4 USS  16
 CWAV        0.632800
 HIN        1.798800       55.000000
 RNORM    1.00000
4 XDD  1   0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00
4 XDD  2   0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00
4 XDD  3   5.6803879E+00 -9.1936550E-03  6.0997390E-04 -5.7203063E-05  2.2090382E-06
4	XDD  4  -3.5824860E-08  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00
5	RAD   -159.6274584523634   TH     50.00000000 AIR
6	CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR
7	CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR  
END

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