1.概述

衍射透鏡也被稱為光學衍射元件,或者 DOE 類似于菲涅爾透鏡, 有很多的傾斜的區塊, 唯一不同的是區塊的高度是通過計算得到的，用來讓光線的相位變化剛好是一個波長或者是相位的一個周期。

初始宏文件

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所以它像一個具有不均勻間距的圓形衍射光柵.因為它以布拉格角衍射，所以它的衍射效率很高。

2.1設計要求

下面是一個衍射透鏡設計激光光束整形器的指標：

將最細直徑為0.35 mm的氦氖激光束擴展成變動范圍在10%以內的直徑為 10 mm 的均勻激光束。只使用兩個元件, 每個的一側都有一個 DOE。

SYNOPSYS 初始結構搜索鏡頭文件和運行結果：

初始宏文件

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以上展示部分命令，這其中，

OBG 的物是高斯光束.

DOEs 將會使用16號特殊表面形狀建模,一個簡單的 DOE.

得到的初始結構如下：

這是最初的設計，效果并不是十分理想

原因如下：

1.光束被擴大了但是并不準直。

2.而且強度分布仍然是輸入的高斯光束的強度分布。

優化

DOEs , 就如同其他的非球面形狀, 也是利用 G 變量來調整。

優化函數還包括絕大多數的 FLUX 像差, 控制著各個區域的衰減。

改變高階項

應該怎樣確定改變哪個 G 變量?

所有的一切只需要按幾下按鍵. 輸入

HELP USS

然后找到類型16。

優化結果

還能做得更好。接下來嘗試改變高階的系數，將變量選項添加到 G31, 即增加到12 項。

光通量

透鏡看起來還是和原來一樣，但是需要檢查光通量的均勻性，輸入 FLUX 100 P 6

得到了幾乎是平直的一個漂亮的曲線,這是一個優秀的設計。但是可以加工嗎?

如果空間頻率太高，制造技術可能會出現問題。

打開 MMA對話框。

在 PUPIL上選擇表面4的 HSFREQ分布。

Object point (物體坐標)設定為 0，

光線網絡 CREC 設置為網格 7，

數字化輸出，

繪制圖表。

這是一個表面光柵的分布圖。

邊緣最大空間頻率在在 100c/mm 左右。 這并不是很容易制造，能不能減小, 比如說到 50 c/mm?

在 PANT 文件中添加一個變量:

VY 5 RAD

然后再 AANT 文件加入一個新的像差:

M 50 .01 A P HSFREQ 0 0 1 0 4

優化后再次按之前的步驟查看光通量和光柵分布。

最后的優化宏文件

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光通量

光柵分布

現在表面4上的邊緣空間頻率正好是 50 c/mm, 而且光通量均勻性就像原來一樣的好。

鏡片表面高斯光強分析

現在要運行衍射傳播程序 DPROP , 來檢查系統的強度分布.

DPROP P 0 0 3 SURF 3 L RESAMPLE

這個圖顯示了表面3上的高斯光束的強度分布, （在通過第二個DOE之前。）

它有著預期的高斯分布的形狀。

現在對表面 6也進行相同的操作。

輸入：

DPROP P 0 0 6 SURF 3 L RESAMPLE

非常均勻水平的光強分布。

DMASK 圖像

這個是由 DMASK 3 GREY 1000 命令生成的圖像。

如果 DOE 是通過光蝕刻制成的，這是要被成像到襯底上的底模。