FRED案例：矩形微透鏡陣列

6ik$B   小透鏡陣列可應(yīng)用在很多方面，其中包含光束均勻化。本文演示了一個(gè)用于在探測(cè)器上創(chuàng)建均勻的非相干照度的成像微透鏡陣列的設(shè)計(jì)。輸入光束具有高斯輪廓，半寬度等于微透鏡陣列大小，并且顯示了其功率輪廓被微透鏡陣列消除掉。 j1<Yg,_.p   Wx#;E9=Im   系統(tǒng)輸出 F8ulkcD   M"L=L5OH-   簡(jiǎn)單示例系統(tǒng)由單色光源組成，空間高斯切趾功率（1/e2=5mm）和0.6度半發(fā)散角，兩個(gè)相同的33*33透鏡陣列（10mm孔徑），微透鏡焦距4.80mm和單個(gè)微結(jié)構(gòu)0.3mm，成像透鏡焦距100mm及位于成像透鏡的后焦平面位置的一個(gè)探測(cè)器平面。 !5!<C,U   Dw"\/p:-3   r9XZ(0/p   |DwZ{(R"W   成像結(jié)構(gòu)如下所示，fLA1 < a12 < fLA1 + fLA2。在探測(cè)器平面上照明區(qū)域的直徑由下式給出： 8eRLy/`gd   |w3M7;~eF   "<gOzXpa   K(|}dl:   照明平面上的半發(fā)散角度由下式給出： \OoWo   y f,z$CR   _Z\ G5x   B#R|*g:x   在FRED文件給出的例子中，對(duì)于指定的微透鏡陣列和成像透鏡，結(jié)構(gòu)如下給出： n=q76W\   -'Mf\h8   DFT=6.07mm NxILRKwO   θ≈4.4o ?V=CB,^   U$UIN#   微透鏡構(gòu)建 1Z&(6cDY8M   : rVnc =k   微透鏡的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)輸入平面，陣列式的基面和接近于微透鏡陣列裁剪體的外邊緣表面。這些組件如下所示： \{D" !e   ;AG()NjOO:   B-mowmJ3dg   (;,sc$H]   可以采取以下步驟來(lái)創(chuàng)建微透鏡陣列的幾何結(jié)構(gòu)。 @(lh%@hO   1. 創(chuàng)建一個(gè)組件來(lái)控制微透鏡陣列的組件（Menu > Create > New Subassembly）。 'N(R_q6MW   2. 創(chuàng)建一個(gè)半寬度對(duì)應(yīng)陣列微透鏡的輸入平面。在這個(gè)例子中，微透鏡間距是0.3毫米，微透鏡的數(shù)量是33x33，所以平面半寬度是16 *0.3+0.15=4.95mm。FRED原始構(gòu)造用于定義平面（Menu>Create>New Element Primitive>Plane）。創(chuàng)建一個(gè)半寬度對(duì)應(yīng)排列微透鏡的輸入平面。在這個(gè)例子中，微透鏡間距是0.3毫米，微透鏡的數(shù)量是33x33，所以平面半寬度是16 *0.3+0.15=4.95mm。FRED元件的初始結(jié)構(gòu)使用平面（Menu>Create>New Element Primitive>Plane）。 T> p&$]OG   3. 創(chuàng)建一個(gè)包含基面的自定義元件節(jié)點(diǎn)（Menu>Create>New Custom Element）。這個(gè)自定義元件節(jié)點(diǎn)將陣列形成微透鏡出射面。 !n%j)`0M   a. 在步驟3中，創(chuàng)建一個(gè)新的表面作為自定義元件的子元件（Menu>Create>New Surface）。在這種情況下，表面類(lèi)型：conic=1， R=-2.2。表面的孔徑選項(xiàng)上，調(diào)整外邊界X和Y的尺寸設(shè)置為陣列間距（0.15mm）的一半。Z-長(zhǎng)度應(yīng)該減小到包含表面的最小尺寸（提示：使用腳本語(yǔ)言的Sag函數(shù)來(lái)找到半孔徑必須的Z-長(zhǎng)度)。 W%Fv p;\`   b. 整列步驟3中創(chuàng)建的自定義元件的基表（鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊自定義元件節(jié)點(diǎn)并選擇“Edit/View Array Parameters”）。在這個(gè)例子中，在X和Y方向上定義的陣列間距等于在每個(gè)方向上的微透鏡間距。對(duì)于33x33微透鏡陣列，在每個(gè)方向上的最小和最大元胞值設(shè)置為-16到+16。 K)P%;X   4. 添加另一個(gè)自定義元件到組件節(jié)點(diǎn)，它包含邊緣面，可以由擠壓一個(gè)沿z軸的封閉曲線組成。 &M[?h}B6   a. 將曲線添加到自定義元件節(jié)點(diǎn)（Menu>Create >New Curve），并將其類(lèi)型設(shè)置為“Segmented”。在電子數(shù)據(jù)表格區(qū)域右擊鼠標(biāo)并選擇“Generate Points”來(lái)打開(kāi)一個(gè)可以用于快速指定一個(gè)封閉的分段曲線的實(shí)用工具。在這個(gè)例子中,孔徑的形狀是半孔徑為4.95mm的方形。在分段曲線生成對(duì)話框中我們可以選擇以下設(shè)置： 3(UVg!t   6dY MwMH   i. # points around generating curve = 4 Xwtqi@zlE       ii. X semi-width = Y semi-width = 4.95 ajpXL       iii. Orientation = Top edge parallel to X axis phz&zlD       iv. Type = circumscribe (V@HR9?W)        _VXN# @y       b. 添加表面到自定義元件，并將其類(lèi)型設(shè)置為“Tabulated Cylinder”。準(zhǔn)線曲線應(yīng)該是來(lái)自4a的封閉曲線，并且其Z方向應(yīng)該設(shè)置為微透鏡陣列（Z=1.2）的厚度。表面對(duì)話框的孔徑選項(xiàng)上設(shè)置其x和y裁剪體外邊界略大于微透鏡陣列的孔徑（例如4.96）。z裁剪體應(yīng)該足夠大，以包含擠壓表面。 dF2RH)Ud   I`#JwMU;m   仿真結(jié)果 4P o_-4   c*M}N?|6   系統(tǒng)布局原理圖中所示的三種光束可以在FRED附加示例文件中進(jìn)行模擬，通過(guò)使用鼠標(biāo)右鍵單擊菜單選項(xiàng)的切換光源“InputSource 1”，“InputSource 2”和“InputSource 3”可追跡。光源“FullAperture”設(shè)置為不可追跡。光線追跡的結(jié)果如下所示。 Xnh8e   *lb<$E]="!   }PpUAt~g   6H|S;K+   當(dāng)光源“FullAperture”可追跡時(shí)，其照射輪廓是5mm半寬度的高斯形，如下所示。 .G\7cZ   3gf1ownC   Qwc"[N4H   :v 4]D4\o   在探測(cè)平面上的最終分布如下所示： 4GM6)"#d   XX~,>Q}H=   IGN1gs