第13课带有衍射光学元件的激光扩束器

第13课.带有衍射光学元件的激光扩束器

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）。

to within10%.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

这是我们初始的输入文件：

RLE!Beginning of lens input file.。

ID KINOFORM BEAM SHAPER

WA1.6328!Single wavelength

UNI MM!Lens is in millimeters

OBG.351!Gaussian object;waist radius-.35mm;define full aperture=1/e**2point. 1TH22!Surface2is22mm from the waist.

2RD-2TH2GTB S!Guess some reasonable lens parameters;use glass type SF6from Schott catalog SF6

3TH20!Surface3is a kinoform on side2of the first element

3USS16!Defined as Unusual Surface Shape16(simple DOE)

CWAV.6328!Zones are defined as one wave phase change at this wavelengt

HIN1.798855!Assume the zones are machined into the lens.You can also apply!a

film of a different index.

RNORM1

4TH2GTB S SF6

4USS16 CWAV.6328 HIN1.798855 RNORM1!The first side of the second element is also a DOE

5CV0TH50!Start with a flat surface

7!Surfaces6and7exist

AFOCAL!because they are required for AFOCAL output.

END!End of lens input file.

我们给第2个表面指定了一个合理RD值。这是现阶段还没有DOE的非球面系数的系统：

光束被扩展但没有准直，并且强度分布仍然是高斯输入光束的强度分布。任务是找到能够实现我们两个目标的DOE OPD目标。首先，让我们将第二个透镜的两边保持为平面。这是优化MACro：

PANT!Start of variable parameter definitions.

RDR.001!This is a very small beam,so use smaller derivative increments to start with VY

2RAD

VLIST TH3!Vary the airspace

VY3G26!Vary term Y**2,

VY3G27!Y**4,

VY3G28!and Y**6

VY4G26!Do the same at surface4

VY4G27

VY4G28

END

AANT!Start of merit function definition

AEC

ACC

LUL15011A TOTL!Prevent the system from growing too large

M51A P YA00105!Ask for a beam radius of5mm on surface5

M01A P FLUX00106!Ask for a flux falloff of zero at several zones

M01A P FLUX00.9806

M01A P FLUX00.9706

M01A P FLUX00.9606

M01A P FLUX00.9506

M01A P FLUX00.9406

M01A P FLUX00.9306

M01A P FLUX00.9206

M01A P FLUX00.9106

M01A P FLUX00.8506

M01A P FLUX00.806

M01A P FLUX00.706

M01A P FLUX00.506

M01A P FLUX00.306

GSO0.110P!Control the output ray OPD over an SFAN of10rays,

GSR010010P!and some transverse aberrations too.

END!End of merit function definition.

SNAP

SYNO40

这个PANT文件改变了一些通用的G变量，我们在上一课中使用它来改变镜头元件上的一些非球面系数项。但在这种情况下，表面已经被定义为USS类型16，这是一个简单的DOE表面，因此这些选项改变了定义该形状的系数。（键入HELP USS以了解您可用的形状以及G系数如何应用于它们。）

我们运行这个宏，镜头看起来很有希望。所以我们再次运行它然后模拟退火几个周期。

结果变得更好了。我们尝试改变一些高阶系数。我们在两个DOE上添加新系数，最高为G31，即Y**12系数。重新优化后，镜头看起来大致相同，但评价函数下降到3.13E-7。看起来结果收敛了！

How does the flux vary over the aperture now?We type the command光通量如何随孔径变化？我们输入命令