实验七多重结构的激光扩束器.pdf

中北大学信息与通信工程学院emax 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wave lengths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 “Focal Length”列。表头 “Focal Length”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emax 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surface 5 的surface type 从Standard 改为Paraxial，这 时在镜片后面的focal length 项目才会出现。 注意到使用paraxial lens 的目的是把collimated light（平行 光）给focus。 2 中北大学信息与通信工程学院emax 教程实验七 多重结构的激光扩束器的优化设计 同时把surface 5 的thickness 及focal length 皆设为25。 entrance pupil 的diameter 定为100 wavelength 只选一个1.053 microns 即可，记住不要在设第二 个wavelength。 调出merit function，在第1 列中把operand type 改为REAY 这 3 中北大学信息与通信工程学院emax 教程实验七 多重结构的激光扩束器的优化设计 表示real ray Y 将用来作为一种约束。 本设计中，我们要求Input diameter为100 而output diameter 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s