光束传输系统(BDS.0005 v1.0) *}P=7TuS
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二极管激光光束使用无色散离轴反射装置进行准直和整形 bzWWW^kNL
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&cSZ?0R _/5#A+ ?
简述案例 s L=}d[ ZnAXb S 系统详情 )j+G4 光源 N\t( rp - 强象散VIS激光二极管 =L]GQ=d 元件 _+6aD|7x - 光束准直和整形的反射元件(例如圆柱抛物面镜)
TY`t3 - 具有高斯振幅调制的光阑 U~GQ JR 探测器 n)uck5 - 光线可视化(3D显示) ,<t)aZL,A; - 波前差探测 [vTk*#Cl4 - 场分布和相位计算 I/hq8v~S - 光束参数(M2值,发散角) aCF=Og 模拟/设计 *hIjVKTu79 - 光线追迹(Ray Tracing:):基本系统预览和波前差计算 +pY--5t - 几何场追迹+和经典场追迹(Geometric Field Tracing Plus (GFT+) & Classic Field Tracing): $4:Se#nl 分析和优化整形光束质量 G -V~6 元件方向的蒙特卡洛公差分析 mXOY,g2w .z, ot| 系统说明 8)ykXx/f@ x(+H1D\W
`LOW)|6r` 模拟和设计结果 X.GK5Phd phi9/tO\u
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, 场(强度)分布 优化后
数值探测器结果 >/+R~ n
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(H6Mi.uZ )?;+<, 总结 m0p%R>:5
e0ULr!p 实现和分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 ~7>D>!! 1.模拟 ugzrG0=lx 使用光线追迹验证反射光束整形装置。 hjq@.5 2.评估 dwqR,| 应用几何场追迹+(GFT +)引擎来计算场分布和评价光束参数。 l.xKv$uOGR 3.优化 2&zklXuo: 利用一个具有高斯形状孔径函数的光阑和经典场追迹引擎来优化M2参数。 +-:o+S`q~ 4.分析 7d^ ~.F 通过应用蒙特卡罗公差来分析方向偏差的影响。 * /^} yVe<+Z\7 对于复杂的光束整形装置,特别是离轴系统,可以使用VirtualLab来进行高效的模拟和分析。模拟过程中,根据情况应用不同的模拟引擎。 Om(Ir&0 oTg
'N 详述案例 z#B(1uI
%J8uVD.2 系统参数 tu' s]3RE E1s~ + 案例的内容和目标 UaB2vuL*=
@^.o8+Pp 在BDS.0001,BDS.0002,BDS.0003和BDS.0004案例中,研究了折射光束传输系统。 <DN7 5KTPlqm0qF
PsM8J 目标是准直并对称由激光二极管发射的高斯光束。 Gdz* 之后,研究并优化整形光束的质量。 g?N^9B,$2 另外,探讨了镜像位置和倾斜偏差的影响。 #$;}-* jAdZS\?w 模拟任务:反射光束整形设置 EE-wi@ 引入的反射光束整形装置是基于一个反射镜系统,此系统由两个抛物面圆柱反射镜镜与抛物面截面反射镜组成。焦点距离和镜子的位置取决于输入光束的发散角。 ^p~QHS/
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av bup c8Nl$|B 规格:像散激光光束 ]wwN mmE m=25HH7enb 由激光二极管发出的强像散高斯光束 tL M@o|: 忽略发射区域在x和y方向可能发生的移动 *i {e$Zv'
Xp9 ]
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P$.$M}rMv *D67&/g.
规格:柱形抛物面反射镜 P#}vi$dZ Dq-[b+bm 有抛物面曲率的圆柱镜 [ldBI3 应用用锥形常数.-1来实现锥形界面 =7[}:haB{ 曲率半径等于焦距的两倍 J:@yG1VIp (+SL1O P kN6jX 规格:离轴抛物面圆柱镜(楔型) = |E8z
u% PZVH=dagq 对称抛物面镜区域用于光束的准直 M+I9k;N6& 从VirtualLab元件目录使用离轴抛物面镜(楔型) $/
g<h 离轴角决定了截切区域 {Wndp% CjEzsjqe<I 规格:参数概述(12° x 46°光束) qP-_xpu]R g_JQW(_
^r,0aNzAs bB)$=7\ 光束整形装置的光路图 > Edsanx ]WK~`-3C^
+BDW1% 由于VirtualLab的相对坐标系统,则仅需设置z方向的距离。 M9G?^mW1sT 因为离轴抛物面镜的位置是相对于它的焦点,那么到反射镜2的距离z必须是负的。 nNeCi _St":9'uU 反射光束整形系统的3D视图 {9*
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P/xEn_*v YP[8d, 光学元件的定位可以通过使用3D系统视图来显示。 {yB0JL}n 绿线表示生成的光轴,由VirtualLab的基础定位方法生成(仅仅设置了距离z和倾角)。 hiv {A9a? iRx `Nx<@ 详述案例 ttls.~DG -3 Sb%V\ 模拟和结果 ky&wv+7
%`~+^{Wp 结果:3D系统光线扫描分析 ^j2ve's: 首先,应用光线追迹研究光通过光学系统。 ^rd%{6m 使用光线追迹系统分析仪进行分析。 'u%vpvF l%xTF@4e file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd 9GsG* $-I |bhv7(_ 使用参数耦合来设置系统
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自由参数: maa$kg8U*!
反射镜1后y方向的光束半径 u8t|!pMF8
反射镜2后的光束半径 )CHXfO w
视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量) oW(EV4J"
由于功能原理,所有系统参数(距离,焦距,直径)可以由光束参数分析计算。 / !y~Q|<|=
对于此计算,应用了嵌入的参数耦合功能。 5<e{)$C
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)* 自由参数: C]fX=~?bGQ 反射镜1后y方向的光束半径 VFMn"bYOB 反射镜2后的光束半径 RNQq"c\ 视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量) ;<mcvm 基于光束发散角和直径(x和y方向)焦点,可以计算并设置反射镜的直径和距离z。 EZzR"W/ 5%4yUd#b BsL+9lNue 如果这个例子评估20个参数,那么返回到光路图(LPD)。
"shX~zd5 +FAxqCkA h?$J;xn 结果:使用GFT+进行光束整形 J"@X>n @2mWNYHR*>
ExN$J ZJ~0o2xZ' J}+N\V~ 现在,利用几何场追迹+计算生成的光束剖面。
"q1S.3V; Om;aE1sW UbGnU_} 由于离轴设置,光线分布显示出轻微的不对称形状。
p Q!lY Lb?q5_ 不过,场分布几乎是对称的(最好是使用伪色(false colors))。
[La}h2gz US=K}B=g 产生的相位是完全平坦的,产生的波前误差:
jl]3B Q`NdsS2
cNFHbMd j%D{z5,nKm file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd
XT*/aa-1' o3eaNYa 结果:评估光束参数 [b&