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我用POP模擬Axicon失敗怎麼辦

  • 26 November 2021
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如提,這是一個常見的問題。只要Axicon的斜率太大,有時就會超出POP的處理範圍。例如我們打開內建的範例\Documents\Zemax\Samples\Physical Optics\Axicon with ring focus.ZMX

系統如下

 

如果我把Odd Asphere的1st Order Term加大3倍。並適當改變一下像面位置。POP馬上就壞掉了。

怎麼辦?

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Best answer by Michael Cheng 26 November 2021, 10:57

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在這個例子中,其實我們還可以透過調整POP的設定讓模擬再次正常。

首先可以看一下POP在Odd Asphere面上的相位分布。這個狀況我們稱為混疊,成因是相位每變化一個2pi的範圍內,我們用少於兩個取樣點去對應造成。

所以這個例子來說,解法很簡單,把取樣從512x512加大到1024x1024就好。

在這個例子中,我用提高取樣就解決了問題,但在其他狀況中,也可能需要用到其他技巧。例如重新取樣以及強制使用角度場傳播,這邊我們不示範,但是把設定顯示在下面給使用者參考。

此外注意一下,在所有的Axicon範例中,有一件事都是必要的,就是把Axicon面的Output Pilot Radius設為Plane。在這個範例中你可以看到我們早就這樣設了。

 

好了,經過一串前奏後,進入主題。問題是如果這些方法也不行怎麼辦。例如下面這樣,我把1st Order Term提升到10倍。那基本上Axocin上產生的相位斜率會大到POP幾乎無法處理,需要幾乎不合理的高的取樣。

這種狀況,我們推薦改用Huygens PSF。方法如下。

1. 先確保Huygens PSF計算時使用平面參考。

2. 在Spot Diagram事先預估所需顯示範圍是2000 um。

3. 然後就可以模擬如下。Image Delta乘以Image Sampling必須差不多可以cover整個甜甜圈的範圍,這邊在前面Spot Diagram取得的數字就可以派上用場。基本上繞射與幾何的結果不過偏離太遠。

4. 另外要注意光源的設定也很重要。如果不確定怎麼弄,可以依照下面的建議。

4-1. 首先STOP要放在所有鏡片的前面,把它當作雷射光源的出口。

4-2. Apodization Type社維Gaussian。且Apodization Factor設為4。

4-3. 如果是平行光,Aperture Type設為Entrance Pupil Diameter。Aperture Value是雷射光邀半徑的4倍。

4-4. 如果是點光源Aperture Type設為Objective Cone Angle。Aperture Value是雷射散角的2倍。

4-5. 注意上面的光腰或散角的定義都是強度降到e^-2的地方。

 

 

5. 注意這個方法也是有取樣問題的,如果看到結果不合哩,就是著提高Pupil Sampling看看。如果還是不行,就寄到support@zemax.com來問吧。

 

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