介紹
小透鏡陣列可應用在很多方面，其中包含光束均勻化。本文演示了一個(gè)用于在探測器上創(chuàng )建均勻的非相干照度的成像微透鏡陣列的設計。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。
系統輸出
簡(jiǎn)單示例系統由單色光源組成，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)微結構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)探測器平面。
成像結構如下所示，fLA1 < a12 < fLA1 + fLA2。在探測器平面上照明區域的直徑由下式給出：
照明平面上的半發(fā)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：
可以采取以下步驟來(lái)創(chuàng )建微透鏡陣列的幾何結構。
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）。
2. 創(chuàng )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，微透鏡間距是0.3毫米，微透鏡的數量是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(chuàng )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，微透鏡間距是0.3毫米，微透鏡的數量是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(chuàng )建一個(gè)包含基面的自定義元件節點(diǎn)（Menu>Create>New Custom Element）。這個(gè)自定義元件節點(diǎn)將陣列形成微透鏡出射面。
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。表面的孔徑選項上，調整外邊界X和Y的尺寸設置為陣列間距（0.15mm）的一半。Z-長(cháng)度應該減小到包含表面的最小尺寸（提示：使用腳本語(yǔ)言的Sag函數來(lái)找到半孔徑必須的Z-長(cháng)度)。
b. 整列步驟3中創(chuàng )建的自定義元件的基表（鼠標右鍵點(diǎn)擊自定義元件節點(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。對于33x33微透鏡陣列，在每個(gè)方向上的最小和最大元胞值設置為-16到+16。
4. 添加另一個(gè)自定義元件到組件節點(diǎn)，它包含邊緣面，可以由擠壓一個(gè)沿z軸的封閉曲線(xiàn)組成。
a. 將曲線(xiàn)添加到自定義元件節點(diǎn)（Menu>Create >New Curve），并將其類(lèi)型設置為“Segmented”。在電子數據表格區域右擊鼠標并選擇“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(xiàn)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(xiàn)生成對話(huà)框中我們可以選擇以下設置：
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，并將其類(lèi)型設置為“Tabulated Cylinder”。準線(xiàn)曲線(xiàn)應該是來(lái)自4a的封閉曲線(xiàn)，并且其Z方向應該設置為微透鏡陣列（Z=1.2）的厚度。表面對話(huà)框的孔徑選項上設置其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裁剪體應該足夠大，以包含擠壓表面。
仿真結果
系統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)使用鼠標右鍵單擊菜單選項的切換光源“InputSource 1”，“InputSource 2”和“InputSource 3”可追跡。光源“FullAperture”設置為不可追跡。光線(xiàn)追跡的結果如下所示。
當光源“FullAperture”可追跡時(shí)，其照射輪廓是5mm半寬度的高斯形，如下所示。
在探測平面上的最終分布如下所示：
在光照平面上的強度輪廓如下所示。
 |
