课程十一:球形激光光束整形器
激光器的输出具有非均匀的高斯强度分布,并且对于某些应用,人们希望使其均匀分布。这是激光束整形器的工作需求。
处理办法:
这项工作可以通过多种方式完成。对于具有球面的简单透镜,它需要以重新分布光的方式平衡大量的球差,降低光束中心处的能量密度,同时在边缘附近增加光束。使用非球面表面更容易,其中人们可以更好地控制要引入的像差量,如果使用衍射光学元件,则更容易控制。问题是后者比球面镜片贵得多,所以我们要明白我们想要一个什么样的结果。
考虑到这一点,我们将尝试一种全部使用球面透镜的方法,以确定我们可以制作光束的均匀程度以及我们需要多少元件。让我们从一个非常简单的结构开始。
点击打开宏按钮,打开 C15M1.MAC,点击 Run 按钮
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 2 ! 高斯物体;腰部半径-.35毫米;定义全孔径为1/e**2点的两倍。
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
! 找到间距,使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.
检查能量密度如何从孔径的中心下降到边缘,点击透镜数据+视图透镜系统实用工具或在 Command Window 中输入 FLUX 100 P 3
点击打开宏按钮,打开 C15M2.MAC,点击 Open,点击运行按钮
DD: DO MACRO FOR AIP = -1 TO 1
COMPOSITE ! 准备好一个复合定义.
CD1 P FLUX 0 0 AIP 0 3 ! 综合数据编号1是AIP相对Y坐标处的通量。! (后面定义)在表面3
= CD1
Z1 = FILE 1
= 1 + Z1
ORD = FILE 1
在 Command Window 中输入如下命令 STEPS = 100
在命令窗口中输入 DD
方法二是FLUX像差
点击工作表镜头编辑按钮,点击插入元件按钮
在表面 5 的右侧添加两个元件,点击检查点按钮
点击打开宏按钮,打开 C15M3.MAC,点击 Open,点击 Run 按钮
您的结果可能会有所不同,因为您点击插入元件的确切位置是随机的
为了确定情况是否有所改善,我们需要再次评估光通量均匀性在 Command Window 中输入 FLUX 100 P 10,光通量没有改善
在工作表中,在表面框中输入数字 0,然后单击“更新”
该光源目前定义为 OBG 0.35 2.000000,意思是高斯物,束腰半径 0.35 mm,孔径在两倍 1/e2 点,将其更改为 OBG .35 1 并单击“更新”
点击 Run 按钮,再次运行 C15M3.MAC,点击
,模拟退火(22, 1, 50)
在命令窗口中输入 FLUX 100 P 10,现在光通量稍好一些,但仍然不够均匀。
在保持光线角度控制的同时使强度分布变均匀并不容易。这是四个元件所能达到的一个比较好的结果。
再添加两个透镜:
点击工作表镜头编辑按钮,点击插入元件按钮
,在表面 9 的右侧添加两个元件
点击打开宏按钮,打开 C15M4.MAC,点击运行按钮
点击
,模拟退火(22,1,50)
在命令窗口输入 FLUX 100 P 14
光通量完全在 10% 的均匀度的目标范围内,可以使用全球面透镜完成激光整形器,但需要六片透镜
点击像质分析足迹图或在 Command Window 中输入 MFP 关闭开关 27,选择表面 13,比例因子 10,600 条光线
光线更多地在中心附近散开,在边缘附近压缩,这正是使光束更均匀的正确方法。
方法三是 DPROP 衍射传播特性
新建宏,输入如下命令:
CHG
CFIX
1 TH 0
END
DPROP P 0 0 13 SURF 3 R RESAMPLE
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