介紹
微透鏡陣列可(kě)用于包含光束均勻化在內(nèi)的各種應用中。這個(gè)知識庫文件演示了如何構建一個(gè)成像微透鏡陣列以在探測器(qì)上(shàng)生(shēng)成一緻的非相幹照明(míng)光場(chǎng)。輸入的高(gāo)斯光束的半寬等于微透鏡陣列的尺寸，并且可(kě)以看出其功率輪廓被微透鏡陣列消除掉。
案例文件和(hé)討(tǎo)論附随着由Suss Mirco-optics提供的主題技(jì)術(shù)備忘，可(kě)以在此處http://www.suss-microoptics.com/products-solutions/beam_homogenizing.html找到。我們鼓勵讀者去學習他們的文件以及目錄以獲得(de)更多(duō)的信息。
系統布局
這個(gè)簡單示例系統由空(kōng)間(jiān)高(gāo)斯切趾功率（1/e2=5mm）和(hé)0.6度半發散角的輸入光束，兩個(gè)相同的33x33透鏡陣列（10mm孔徑），微透鏡焦距為(wèi)4.80mm且節距（pitch）為(wèi)0.3mm，以及一個(gè)焦距為(wèi)100mm成像透鏡及一個(gè)位于成像透鏡的後焦平面位置的一個(gè)探測器(qì)平面組成。
成像結構如下所示，  。在探測器(qì)平面上(shàng)照明(míng)區(qū)域的直徑由下式給出：
照明(míng)平面上(shàng)的半發散角度由下式給出：
在FRED文件給出的例子中，對于指定的微透鏡陣列和(hé)成像透鏡，結構應如下：
DFT=6.07mm
θ≈4.4º
構建微透鏡
微透鏡的結構由一個(gè)輸入平面，一個(gè)将會(huì)被陣列的基面和(hé)一個(gè)約束透鏡陣列體(tǐ)積的外部邊緣表面組成。這些(xiē)部分如下所示：
可(kě)以采取以下步驟來(lái)創建微透鏡陣列的幾何結構。
1. 創建一個(gè)組件來(lái)放置微透鏡陣列元件（菜單>創建>新的組件）（Menu > Create > New Subassembly）。
2. 創建一個(gè)半寬度對應陣列微透鏡的輸入平面。在這個(gè)例子中，微透鏡節距（pitch）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原始構造用于定義平面（Menu>Create>New Element Primitive>Plane）。創建一個(gè)半寬度對應排列微透鏡的輸入平面。在這個(gè)例子中，微透鏡間(jiān)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的元件基元被用于定義這個(gè)平面（菜單>創建>新的元件基元>平面）（Menu>Create>New Element Primitive>Plane）。
3. 創建一個(gè)包含基面的自定義元件節點（菜單>創建>新的自定義元件）（Menu>Create>New Custom Element）。這個(gè)自定義元件節點将被陣列化以形成微透鏡出射面。
a. 在步驟3中，創建一個(gè)新的表面作(zuò)為(wèi)自定義元件節點的子元件（菜單>創建>新的表面）（Menu>Create>New Surface）。在這種情況下，表面參數(shù)如下：conic=1， R=-2.2。在表面的孔徑選項上(shàng)，将外部邊界修剪體(tǐ)積（trimming volume） X和(hé)Y的尺寸設置為(wèi)陣列節距（0.15mm）的一半。Z-深度（Z-depth）方向的最小(xiǎo)尺寸應該能夠包含這個(gè)表面（提示：使用腳本語言的Sag函數(shù)來(lái)找到必須的半孔徑Z-深度)。
b. 陣列化步驟3中創建的自定義元件的基面（鼠标右鍵點擊自定義元件節點并選擇“編輯/預覽陣列化參數(shù)”（“Edit/View Array Parameters”））。在這個(gè)例子中，在X和(hé)Y方向上(shàng)定義的陣列間(jiān)距等于在每個(gè)方向上(shàng)的微透鏡節距。對于33x33微透鏡陣列，在每個(gè)方向上(shàng)的最小(xiǎo)和(hé)最大(dà)的單元值設置為(wèi)-16到+16。
4. 添加另一個(gè)自定義元件到組件節點，其包含通(tōng)過擠壓一個(gè)沿Z軸的封閉曲線創建的邊緣表面。
a. 将曲線添加到自定義元件節點（菜單>創建>新的曲線）（Menu>Create >New Curve），并将其類型設置為(wèi)“分段的” （”Segmented”）。右擊鼠标點擊電(diàn)子數(shù)據表格區(qū)域的點參數(shù)并選擇“生(shēng)成點”（” Generate Points”）來(lái)打開(kāi)一個(gè)可(kě)以用于快速指定一個(gè)封閉的分段曲線的實用工具。在這個(gè)例子中，孔徑的形狀是半孔徑為(wèi)4.95mm的方形。在分段曲線生(shēng)成對話(huà)框中我們可(kě)以選擇以下設置：
i.#生(shēng)成曲線周圍的點=4( points around generating curve = 4 )
ii.X半寬=Y半寬=4.95(X semi-width = Y semi-width = 4.95 )
iii.方向=頂部邊緣平行(xíng)于X軸(Orientation = Top edge parallel to X axis )
iv.類型=外切(Type = circumscribe )
b. 添加一個(gè)表面到自定義元件，并将其類型設置為(wèi)“列表柱面”(“Tabulated Cylinder”)。準線曲線應該是來(lái)自4a的封閉曲線，并且其Z方向應該設置為(wèi)微透鏡陣列（Z=1.2）的厚度。表面對話(huà)框的孔徑選項上(shàng)設置其x和(hé)y的修剪體(tǐ)積（trimming volume）外邊界略大(dà)于微透鏡陣列的孔徑（例如4.96）。z的修剪體(tǐ)積（trimming volume）應該足夠大(dà)，以包含擠壓表面。
仿真結果
通(tōng)過使用鼠标右鍵單擊菜單選項的切換光源“InputSource 1”，“InputSource 2”和(hé)“InputSource 3”為(wèi)可(kě)追迹，即可(kě)模拟附加文件中的FRED案例文件中系統布局原理(lǐ)圖中所示的三種光束。光源“全孔徑”（” FullAperture”）設置為(wèi)不可(kě)追迹。光線追迹的結果如下所示。
當光源“全孔徑”（” FullAperture”）可(kě)追迹時(shí)，其照度輪廓是5mm半寬度的高(gāo)斯形，如下所示。
在探測平面上(shàng)的最終分布如下所示：
在光照平面上(shàng)的強度輪廓如下所示。
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