摘要：光束取樣光柵(BSG)是一種重要的用于光束取樣診斷的衍射光學(xué)元件。以2塊取樣光柵代替單塊光柵作為初始光學(xué)結(jié)構(gòu)，運(yùn)用Zemax光學(xué)設(shè)計(jì)軟件采用分步優(yōu)化的方法設(shè)計(jì)了具有消像差功能的光柵對(duì)結(jié)構(gòu)，此方法比采用Matlab語言編程計(jì)算的方法消像差更快捷、更靈活，同時(shí)可以驗(yàn)證程序計(jì)算結(jié)果的正確性。設(shè)計(jì)結(jié)果顯示：再現(xiàn)的會(huì)聚光經(jīng)2塊光柵衍射后在像平面上點(diǎn)列圖中的均方根半徑僅為0.506μm，單塊取樣光柵的均方根半徑則為7.284μm，說明2塊光柵能夠做到像差互相矯正，其像質(zhì)明顯好于單塊取樣光柵。另外，設(shè)計(jì)出的雙光柵光學(xué)系統(tǒng)，可進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)光斑質(zhì)量檢測(cè)，為激光束性能的在線診斷提供了行之有效的技術(shù)支持。

引言

取樣光柵是一種相位型的變周期光柵，可以看成離軸的全息波帶片引，這種光柵結(jié)構(gòu)以一1級(jí)衍射光束作為取樣光束，其衍射效率由光柵的深度和占寬比決定。取樣光柵一般用全息記錄方式制作，記錄波長(zhǎng)與取樣波長(zhǎng)不一致會(huì)造成衍射光像差大，不宜診斷遠(yuǎn)場(chǎng)光斑質(zhì)量。若是雙光柵結(jié)構(gòu)，由于多出2個(gè)記錄點(diǎn)的4個(gè)位置坐標(biāo)變量，可以大大提高消像差的效果。

光柵記錄點(diǎn)位置通常可以通過計(jì)算機(jī)編程求解光柵方程得到。而編程計(jì)算有時(shí)過于費(fèi)時(shí)、繁瑣，本文采用Zemax光學(xué)設(shè)計(jì)軟件及其宏編程語言設(shè)計(jì)此雙取樣光柵結(jié)構(gòu)，通過合理設(shè)計(jì)兩光柵的相對(duì)位置和偏轉(zhuǎn)角度，優(yōu)化光柵記錄點(diǎn)坐標(biāo)使得像差最小。設(shè)計(jì)結(jié)果表明，此結(jié)構(gòu)能夠滿足實(shí)際使用需求，為光柵設(shè)計(jì)提供了一種新的方法。

1.光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

初始結(jié)構(gòu)的選取對(duì)于采用Zemax光學(xué)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)是非常重要的一步]。依據(jù)BSG的使用條件，如光束取樣角度、聚焦距離等確定雙光柵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。光學(xué)結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)(取樣角度、聚焦距離)的設(shè)定需考慮到后期像差的可矯正性。我們的目的是在此光學(xué)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上優(yōu)化記錄參數(shù)，進(jìn)行消像差。

......

 點(diǎn)此下載全文內(nèi)容：Zemax軟件在取樣光柵對(duì)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.PDF(279 K)