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ZEMAX光学设计实例（134）---利用棱镜组合对板条激光放大器光束整形

2021-12-20 10:38| 发布者：Davis| 查看：1799| 评论：0|原作者: 小小光08

摘要：本文介绍了利用棱镜组合对板条激光放大器光束进行整形的方法，包括异形棱镜和斜方棱镜的设置及仿真流程。文章详细介绍了如何使用ZEMAX软件进行光学设计，并通过评价函数对光束直径、偏移量、准直等进行了复核，对光学工程师有很好的参考价值。

引言：

当板条激光放大器输出的近似椭圆截面光束反向进入异形棱镜对时，就可以实现整形。如一级截面放大率不够，还可将棱镜对串联使用。

棱镜的表面面形可以做得非常好，斜面和直角面可以镀不同入射角的减反射膜。

一个光学系统由一组反向放置的异形棱镜对及一个斜方棱镜（菱形棱镜）构成，棱镜对使y向的光束截面压缩，斜方棱镜使系统出射光束与入射光束同轴。

其中，棱镜对的仿真可以在序列模式下完成，它是例子（132）的逆向操作。斜方棱镜可以用非序列元件插入，类似实例（133）的操作。

仿真流程：

1. 在序列模式下构建棱镜对

设置孔径、视场和波长，如下图：

在LDE中输入结构参数：

其中第1面为参考面（STOP），在第2面和第4面输入两个棱镜的材料为SF11。

入射光束为1.848mm(x)×6.000mm(y)的椭圆光束，在第1面设置椭圆形光阑，轴长为1.848mm(x)×6.000mm(y)；

点击第2面，设置第一个棱镜前面的孔径，如下图：

点击第3面，设置第一个棱镜后面的孔径和转动，如下图：

点击第4面，设置第二个棱镜前面的孔径，如下图：

点击第5面，设置第二个棱镜后面的孔径和转动，如下图：

经过以上操作后，经过该异形棱镜对完成了光束y方向的压缩操作。

查看3D Layout：

2. 插入NSC并设置入口出口参数

插入第6面改为非序列元件，如下图：

第6面为NSC入口，第7面为NSC出口。

打开NSC Editor，设置如下图：

第1行的Data File调用ZEMAX自带棱镜的POB文件“Rhombic.POB”，入口坐标为（0、0、0）。

自带斜方棱镜Scale等于输入面正方形边长的一半，取Scale=3mm，出射光束就和入射光束同轴了。

查看3D Layout：

分别查看输入光束和输出光束的点列图：

可以看出椭圆形截面已经变换为圆形截面了。

3. 用评价函数复核光束直径

在MFE中建立以下操作数：

OPTICAL AXIS OFFSET模块，分别计算加入异形棱镜对和斜方棱镜后的偏移量。

INCIDENT BEAM DIAMETER模块，分别计算入射光束x向和y向的截面大小。

EXIT BEAM DIAMETER模块，分别计算输出光束x向和y向的截面大小。

EXIT BEAM COLLIMATION模块，计算输出光束的准直。

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