介紹
小(xiǎo)透鏡陣列可(kě)應用在很(hěn)多(duō)方面，其中包含光束均勻化。本文演示了一個(gè)用于在探測器(qì)上(shàng)創建均勻的非相幹照度的成像微透鏡陣列的設計(jì)。輸入光束具有(yǒu)高(gāo)斯輪廓，半寬度等于微透鏡陣列大(dà)小(xiǎo)，并且顯示了其功率輪廓被微透鏡陣列消除掉。
系統輸出
簡單示例系統由單色光源組成，空(kōng)間(jiān)高(gāo)斯切趾功率（1/e2=5mm）和(hé)0.6度半發散角，兩個(gè)相同的33*33透鏡陣列（10mm孔徑），微透鏡焦距4.80mm和(hé)單個(gè)微結構0.3mm，成像透鏡焦距100mm及位于成像透鏡的後焦平面位置的一個(gè)探測器(qì)平面。
成像結構如下所示，fLA1 < a12 < fLA1 + fLA2。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，結構如下給出：
DFT=6.07mm
θ≈4.4º
微透鏡構建
微透鏡的結構包括一個(gè)輸入平面，陣列式的基面和(hé)接近于微透鏡陣列裁剪體(tǐ)的外邊緣表面。這些(xiē)組件如下所示：
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)控制(zhì)微透鏡陣列的組件（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元件的初始結構使用平面（Menu>Create>New Element Primitive>Plane）。
3. 創建一個(gè)包含基面的自定義元件節點（Menu>Create>New Custom Element）。這個(gè)自定義元件節點将陣列形成微透鏡出射面。
a. 在步驟3中，創建一個(gè)新的表面作(zuò)為(wèi)自定義元件的子元件（Menu>Create>New Surface）。在這種情況下，表面類型：conic=1， R=-2.2。表面的孔徑選項上(shàng)，調整外邊界X和(hé)Y的尺寸設置為(wèi)陣列間(jiān)距（0.15mm）的一半。Z-長度應該減小(xiǎo)到包含表面的最小(xiǎo)尺寸（提示：使用腳本語言的Sag函數(shù)來(lái)找到半孔徑必須的Z-長度)。
b. 整列步驟3中創建的自定義元件的基表（鼠标右鍵點擊自定義元件節點并選擇“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)的微透鏡間(jiān)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)元胞值設置為(wèi)-16到+16。
4. 添加另一個(gè)自定義元件到組件節點，它包含邊緣面，可(kě)以由擠壓一個(gè)沿z軸的封閉曲線組成。
a. 将曲線添加到自定義元件節點（Menu>Create >New Curve），并将其類型設置為(wèi)“Segmented”。在電(diàn)子數(shù)據表格區(qū)域右擊鼠标并選擇“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. # points around generating curve = 4
ii. X semi-width = Y semi-width = 4.95
iii. Orientation = Top edge parallel to X axis
iv. Type = circumscribe
b. 添加表面到自定義元件，并将其類型設置為(wèi)“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裁剪體(tǐ)外邊界略大(dà)于微透鏡陣列的孔徑（例如4.96）。z裁剪體(tǐ)應該足夠大(dà)，以包含擠壓表面。
仿真結果
系統布局原理(lǐ)圖中所示的三種光束可(kě)以在FRED附加示例文件中進行(xíng)模拟，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”可(kě)追迹。光源“FullAperture”設置為(wèi)不可(kě)追迹。光線追迹的結果如下所示。
當光源“FullAperture”可(kě)追迹時(shí)，其照射輪廓是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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