Zemax实现微透镜阵列光束整形（原理+仿真）

2024-05-12 14:37:10

基本原理：

Ø微透镜

•尺寸在微米到百微米之间

•具有折射、反射和衍射能力

•其体积小、质量轻和设计灵活

Ø微透镜阵列：具有许多微透镜排列组合的光学集成元件。

光束整形的实现，是通过将光线分割成很多个小区域的光源，然后通过聚焦透镜聚焦到同样大小的一个区域，如图1 and 图2 所示。

图1

图2

分析方法：

第一、光线追迹法（几何光学）

第二、傅里叶分析法（衍射光学）

Zemax仿真：

注：此处微透镜阵列主要用于照明系统，对于微透镜阵列是由多个微透镜元组成的，所以，对于结构的建立是在Zemax的非序列模块中建立并仿真的。

第一步：建立系统的基本结构（包括：光源、透镜元件、探测器）

------------此处主要介绍一下透镜阵列的建立，关于光源前以往笔记----------

因为是透镜阵列，所以最直接的方法就是在【物体类型】中选用【透镜阵列】，然后设置好透镜阵列的位置和材料，“透镜元”的大小和表面的曲率等等，最后根据实际情况设置X、Y方向的透镜元的个数，完毕。（其他参数，视情况而定！）

然后需要设置一个【聚焦透镜】，是每个透镜元出射的光聚焦到同一个区域。

图3 结构参数表

注意：

1.光源的光线数的数量要足够

2.探测器的位置和分辨率也需要合适，避免采取数据过少或者过多对仿真带来问题。

第二步：探测器进行光线追迹（每次仿真，一般是点击“清除并追迹”）

图4 光线追迹

第四步：查看结果情况

图5 （a）高斯光源

图5（b）微透镜后焦面附近光场

图5（c）聚焦透镜后焦面附近光场

最后，此处实现基本结构下的微透镜光束整形，对于该结构，还可以实现很多参数的优化，例如：在微透镜元参数、结构类型、镀膜等参数上修改；还可以通过加入两个微透镜阵列；也可分析在微透镜倾斜或者透镜元都不相同的情况下的光束整形效果。

具体文件见： zemax实现微透镜阵列光束整形-机器学习文档类资源-CSDN文库

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