实验七多重结构的激光扩束器.pdf

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1、中北大学信息与通信工程学院10051041zemax教程实验七多重结构的激光扩束器的优化设计多重结构的激光扩束器设计一个激光光束扩展器，使用的波长为λ=1.053μm，输入光束直径为100mm，输出光束的直径为20mm，且输入光束和输出光束平行。如果全长没有限制，这个设计是比较容易的，但是为了使之变得复杂一点，我们将加上几条限制条件：1）只使用两片镜片。2）设计必须是伽利略式的（没有内部焦点）。3）在镜片之间的间隔必须不超过250mm。4）只允许使用1片非球面。5）系统必须在λ=0.6328μm时测试。本实验不只是要矫正像差，而是在两个不同wavelengt

2、hs的情况下都要做到符合设计要求。条件2中什么是伽利略式呢？Galilean就是光线从入射到离开光学系统，在光学系统内部不能有焦点的现象，在本例中即beams在两个镜片之间不能有focus。本设计不是同时在2个wavelengths下操作，所以在操作时我们可以变动某些共轭数。现在开始设计，依据下图的LDE表键入各surface的相关值。注意“Glass”列右边的好几列才是“FocalLength”列。表头“FocalLength”只在你将表面类型从“Standard”改变为“Paraxial”后才会显示。1中北大学信息与通信工程学院10051041zemax

3、教程实验七多重结构的激光扩束器的优化设计不是所有的列都会清楚地显示出来。其中surface5的surfacetype从Standard改为Paraxial，这时在镜片后面的focallength项目才会出现。注意到使用paraxiallens的目的是把collimatedlight（平行光）给focus。2中北大学信息与通信工程学院10051041zemax教程实验七多重结构的激光扩束器的优化设计同时把surface5的thickness及focallength皆设为25。entrancepupil的diameter定为100wavelength只选一个1.

4、053microns即可，记住不要在设第二个wavelength。调出meritfunction，在第1列中把operandtype改为REAY这3中北大学信息与通信工程学院10051041zemax教程实验七多重结构的激光扩束器的优化设计表示realrayY将用来作为一种约束。本设计中，我们要求Inputdiameter为100而outputdiameter为20，其比值为100：20＝5：1，即入射beam被压缩了5倍，在srf#中键入5，表示在surface中我们要控制他的rayheight。而Py上则键入1.00。把targetvalue定为10，这

5、个动作将会给我们一个diametercollimated为20mm的outputbeam。为什么呢？因为Py是normalized的pupilcoordinate，即入射光的semi-diameter为50。Py＝1即现在的入射光isaimedtothetopoftheentrancepupil，把targetvalue定为10，就是输出光的semi-diameter为10，所以50：10＝5：1，光被压缩了5倍，达到我们的要求。weight的值定为1。4中北大学信息与通信工程学院10051041zemax教程实验七多重结构的激光扩束器的优化设计现在选Too

6、ls，Update，你会看到在valuecolumn上出现50的值，这就是entrancepupilradius即表示坐标是落在一个单位圆（unitcircle）上，而其半径为50，当Px＝0，Py＝1即表示在y轴的pupil大小为50，而在x轴的则为0。从editmenubar选Tools，DefaultMeritFunction，按Reset后把“StartAt”的值改为2，这表示以后的operands会从第二列开始，而不会影响已建立的REAYoperand。5中北大学信息与通信工程学院10051041zemax教程实验七多重结构的激光扩束器的优化设计执

7、行optimization；调出OPD，如下图所示，你会发现performance很差，大约为7个waves。这个像差主要来自球差，所以我们要把surface1改为非球面，把surface1列中的conic设为variable。6中北大学信息与通信工程学院10051041zemax教程实验七多重结构的激光扩束器的优化设计再次执行optimization你会看到较好的OPD图。现在把所有的variable都去掉，然后将此field存盘，因为你7中北大学信息与通信工程学院10051041zemax教程实验七多重结构的激光扩束器的优化设计已完成wavelength

8、在1.053μm下的激光扩束的设计。之前文件存好后，