介紹

小透鏡陣列可應用在很多方面，其中包含光束均勻化。本文演示了一個用於在探測器上創建均勻的非同調照度的成像微透鏡陣列的設計。輸入光束具有高斯輪廓，半寬度等於微透鏡陣列大小，並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，空間高斯切趾功率（1/e²=5mm）和0.6度半發散角，兩個相同的33*33透鏡陣列（10mm孔徑），微透鏡焦距4.80mm和單個微結構0.3mm，成像透鏡焦距100mm及位於成像透鏡的後焦平面位置的一個探測器平面。

成像結構如下所示，f_LA1 < a₁₂ < f_LA1 + f_LA2。在探測器平面上照明區域的直徑由下式給出：

照明平面上的半發散角度由下式給出：

在FRED檔給出的例子中，對於指定的微透鏡陣列和成像透鏡，結構如下給出：

D_FT=6.07mm

θ≈4.4º

微透鏡構建

微透鏡的結構包括一個輸入平面，陣列式的基面和接近於微透鏡陣列裁剪體的外邊緣表面。這些組件如下所示：

可以採取以下步驟來創建微透鏡陣列的幾何結構。

1.創建一個元件來控制微透鏡陣列的元件（Menu > Create > New Subassembly）。

2.創建一個半寬度對應陣列微透鏡的輸入平面。在這個例子中，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原始構造用於定義平面（Menu>Create>New Element Primitive>Plane）。創建一個半寬度對應排列微透鏡的輸入平面。在這個例子中，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.創建一個包含基面的自訂元件節點（Menu>Create>New Custom Element）。這個自訂元件節點將陣列形成微透鏡出射面。
a.在步驟3中，創建一個新的表面作為自訂元件的子元件（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，調整外邊界X和Y的尺寸設置為陣列間距（0.15mm）的一半。Z-長度應該減小到包含表面的最小尺寸（提示：使用指令碼語言的Sag函數來找到半孔徑必須的Z-長度)。
b.整列步驟3中創建的自訂元件的基表（滑鼠右鍵點擊自訂元件節點並選擇“Edit/View Array Parameters”）。在這個例子中，在X和Y方向上定義的陣列間距等於在每個方向上的微透鏡間距。對於33x33微透鏡陣列，在每個方向上的最小和最大元胞值設置為-16到+16。

4.添加另一個自訂元件到元件節點，它包含邊緣面，可以由擠壓一個沿z軸的封閉曲線組成。
a.將曲線添加到自訂元件節點（Menu>Create >New Curve），並將其類型設置為“Segmented”。在電子資料工作表格區域右擊滑鼠並選擇“Generate Points”來打開一個可以用於快速指定一個封閉的分段曲線的實用工具。在這個例子中,孔徑的形狀是半孔徑為4.95mm的方形。在分段曲線生成對話方塊中我們可以選擇以下設置：

b.添加表面到自訂元件，並將其類型設置為“Tabulated Cylinder”。準線曲線應該是來自4a的封閉曲線，並且其Z方向應該設置為微透鏡陣列（Z=1.2）的厚度。表面對話方塊的孔徑選項上設置其x和y裁剪體外邊界略大於微透鏡陣列的孔徑（例如4.96）。z裁剪體應該足夠大，以包含擠壓表面。

模擬結果

系統佈局原理圖中所示的三種光束可以在FRED附加示例檔中進行模擬，通過使用滑鼠按右鍵功能表選項的切換光源“InputSource 1”，“InputSource 2”和“InputSource 3”可追跡。光源“FullAperture”設置為不可追跡。光線追跡的結果如下所示。

當光源“FullAperture”可追跡時，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佈如下所示：

在光照平面上的強度輪廓如下所示。

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