這節(jié)課將展示如何設(shè)計(jì)從一個(gè)
激光二極管到一個(gè)圓形準(zhǔn)直
光束的
光學(xué)轉(zhuǎn)換器。我們從一個(gè)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:
o2ECG`^b Y方向的光束發(fā)散度: 8.5度
K (|}dl: X方向的光束發(fā)散度: 19 度
4skD(au8 波長(zhǎng)為0.403 um
s>c=c-SP. 我們將使用OBG命令，它需要高斯腰半徑作為
參數(shù)。首先我們要把發(fā)散角轉(zhuǎn)換成半徑值。
- nwypu 在用戶手冊(cè)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DIV = WAV(p) M2 / π WAIST No
B#R|*g:x WAIST = WAV(p) M2 / π DIV No 從這里我們得到了y方向的GWR = 0.0008644和x方向的GWR =0.0003868。現(xiàn)在我們創(chuàng)建RLE文件。在EE編輯器中鍵入RLE文件ID LASER DIODE BEAM CONVERTER UNI MMWA1 .403OBG 0.0008644 1 .00038681 TH 202END
vP,n(reM 然后運(yùn)行這個(gè)宏，你會(huì)得到一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單初始結(jié)構(gòu)
!()Qm,1u 很容易看出光束在X方向上與在Y方向上的差異: SYNOPSYS AI>BEAMID LASER DIODE BEAM CONVERTER 2434 21-JUL-1813:43:50GAUSSIAN BEAM ANALYSISSURF BEAM RADIUS WAIST LOCATION WAIST RADIUS DIVERGENCE1 8.6440000E-04 -3.8714234E-16 8.6440000E-04 0.1484022 2.968045 -20.000000 8.6440000E-04 0.148402SYNOPSYS AI>XBEAMID LASER DIODE BEAM CONVERTER 2434 21-JUL-18 13:43:52GAUSSIAN BEAM ANALYSISSURF BEAM RADIUS WAIST LOCATION WAIST RADIUS DIVERGENCEBEAM ANALYSIS IS IN THE X-Z PLANE1 3.8680000E-04 -6.0536896E-16 3.8680000E-04 0.3316412 6.632828 -20.000000 3.8680000E-04 0.331641SYNOPSYS AI>
NxI LRKwO 曲面2上的GBR在Y方向上比在x方向上小得多，我們的第一個(gè)任務(wù)是把這個(gè)差異消除掉。我們需要在光束的中心插入一個(gè)
透鏡。在工作表中，制作一個(gè)檢查點(diǎn)，然后單擊WS工具欄中的Insert Element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�(gè)
鏡片。
'5tCz9} Y 我們來(lái)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(gè)圓形圖案，用紅色表示。然后單擊執(zhí)行。
U $UIN# 旋轉(zhuǎn)顯示器，你會(huì)看到X軸上的光束比Y軸上的光束要大得多。
1Z&(6cDY8M 糾正這個(gè)問(wèn)題，需要在表面3上添加一個(gè)圓柱體透鏡。在WS中，選擇該曲面，單擊曲率對(duì)話框按鈕
，然后選擇Toric或柱面按鈕，并給出Y-Z半徑10毫米和X-Z半徑0。單擊OK按鈕并關(guān)閉對(duì)話框。
-:rUw$3J 現(xiàn)在我們?cè)诒砻?上有一個(gè)圓柱體，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。
\{D"
!e 創(chuàng)建一個(gè)新的宏。我們不希望光束太陡，所以我們要求鏡片厚度由3毫米增加到33毫米。宏如下： PANTVY 2 RADVY 3 RADVY 3 TH ENDAANTM 33 1 A TH 3M 7 1 A P YA 0 0 1 0 4M 7 1 A P XA 0 1 0 0 4 ENDSNAP SYNO 10
zT { VE+= 運(yùn)行這個(gè)宏之后，將創(chuàng)建一個(gè)新的RPER繪圖。光束在位置4確實(shí)是圓形的。
!5N.B|N t 但它還沒(méi)有像我們希望的那樣進(jìn)行準(zhǔn)直。在WS末尾添加另一個(gè)鏡片。
Fk;Rfqq 我們將在曲面5上，使用非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的kinoform曲面，形狀為USS 25。創(chuàng)建一個(gè)檢查點(diǎn)，在WS中選擇該曲面，然后再次打開曲率對(duì)話框。USS選項(xiàng)如下
Uw:"n]G]D? 如下灰面上的箭頭所示，你必須從一個(gè)平坦的表面開始改變一個(gè)USS形狀。點(diǎn)擊平面按鈕，然后點(diǎn)擊USS按鈕。當(dāng)一個(gè)新的對(duì)話框打開時(shí)，選擇類型25 Extended DOE，并單擊OK和Close按鈕。
n&!-9:0 我們希望輸出的光束是準(zhǔn)直的，添加曲面 7，并使
系統(tǒng)無(wú)焦。
G+m }MOQP7 建立一個(gè)新的MACro PANTVY 2 RDVY 3 RDVY 4 RDVY 3 THVY 5 G 16VY 5 G 17VY 5 G 18VY 5 G 19VY 5 G 20VY 5 G 21VY 5 G 24VY 5 G 25VY 5 G 26VY 5 G 27VY 5 G 28VY 5 G 29VY 5 G 32VY 5 G 33VY 5 G 34VY 5 G 35VY 5 G 36VY 5 G 37END AANTM 0 10 A P HH 0 0 1 0 5M 7.0 1 A P YA 0 0 1 0 5M 7.0 1 A P XA 0 1 0 0 5GNR 0 .1 9 PGNO 0 .1 9 P ENDSNAP SYNO 22
hqdDm 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(gè)過(guò)程收斂得很好——但是第2個(gè)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):
nr3==21Om4 輸入MDI設(shè)置一個(gè)瞳孔圖，按0.1波長(zhǎng)/英寸的比例畫圖。結(jié)果顯示誤差小于1/10波。
moE2G?R 我們還沒(méi)考慮過(guò)強(qiáng)度衰減問(wèn)題。這是一個(gè)激光二極管，我們假設(shè)強(qiáng)度分布是高斯的。讓我們檢查一下光通量。FLUX 20 P 6
!@"OB~ 光通量的下降完全符合我們的預(yù)期。現(xiàn)在我們需要解決照度均勻的問(wèn)題。
Alq(QDs 但是我們?cè)诘?3課中解決過(guò)這個(gè)問(wèn)題，所以我們讓學(xué)習(xí)者自己去操作完成后面的練習(xí)。
A=>u
1h69 我們這節(jié)課的宏如下所示。
RLEID LASER DIODE BEAM CONVERTER 2434 MERIT 0.202029E-04LOG 2434WA1 .4030000WT1 1.00000APS 1AFOCAL XPXTEPUPIL UNITS MMOBG 0.0008644 1. 0.00038680 AIR1 CV 0.0000000000000 TH 9.14848864 AIR2 CV 0.0868899628935 TH 1.000000002 GLM 1.60000000 50.000000003 CV 0.1150730958709 TH 30.13218529 AIR3 TORIC 0.000000004 CV 0.0405917229030 TH 3.000000004 N1 1.621179794 GID 'GLM-NdVd '4 PIN 25 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR5 USS 25CWAV 0.632800HIN 1.500000 55.000000RNORM 1.000005 XDD 1 1.2488956E+00 -3.3430350E-02 -4.8801165E-05 2.3986731E-06 -6.1541865E-085 XDD 2 5.6129758E-10 0.0000000E+00 0.0000000E+00 -5.9233478E+00 -4.6744410E-025 XDD 3 -3.7078023E-05 -2.2003760E-06 3.6721484E-08 -4.9776438E-10 0.0000000E+005 XDD 4 0.0000000E+00 -7.0629761E-02 -4.0279060E-05 5.1724603E-07 -6.0078137E-055 XDD 5 1.4720853E-06 -1.2222347E-08 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+006 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR7 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR END
