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光束传输系统（BDS.0005 v1.0） SJfsFi?n  
7u;B[qH  
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 5 m:nh<)#  
QLn5:&  
UqH7ec  
[(1O_X(M  
简述案例 NGxuwHIQ8  
s<{c?4T  
系统详情 K)n(U9#  
 光源 5M3QRJ!  
- 强象散VIS激光二极管 {u7E)Fdl  
 元件 >2ct1
_  
- 光束准直和整形的反射元件（例如圆柱抛物面镜） !eW<4jYB  
- 具有高斯振幅调制的光阑 rW6LMkt72  
 探测器 GIp?}tM  
- 光线可视化（3D显示） IkupW|}rc  
- 波前差探测 MFVFr "  
- 场分布和相位计算 {.ph)8  
- 光束参数（M2值，发散角） $O[ut.  
 模拟/设计 `7NgQ*g.d/  
- 光线追迹（Ray Tracing:）：基本系统预览和波前差计算 5<61NnZ  
- 几何场追迹+和经典场追迹（Geometric Field Tracing Plus (GFT+) & Classic Field Tracing）： 7}xKiHh:  
 分析和优化整形光束质量 BJvVZl2h  
 元件方向的蒙特卡洛公差分析 lD(d9GVm{z  
SngV<J>zR  
系统说明 |KA8qQI]
%  
PUI.Un2C_  
i^=an?}/  
模拟和设计结果 /g21.*Z  
dK=BH=S2?X  
数值探测器结果 r J&1
[=s  
Wd[XQZ<  
>k
:)'*  
q,2 @X~T  
r`lgK2r\  
总结 ivt\| >  
C~ >'pS6%5  
实现和分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 CnO$xE|{  
1.模拟  d(k`Yk8  
使用光线追迹验证反射光束整形装置。 yfV{2[8ux  
2.评估 c$p1Sovw  
应用几何场追迹+(GFT +)引擎来计算场分布和评价光束参数。 OuX/BMG  
3.优化 0DN:{dJz  
利用一个具有高斯形状孔径函数的光阑和经典场追迹引擎来优化M2参数。 luV%_[F  
4.分析 vWow^g  
通过应用蒙特卡罗公差来分析方向偏差的影响。 [QeKT8  
H~ (I  
对于复杂的光束整形装置，特别是离轴系统，可以使用VirtualLab来进行高效的模拟和分析。模拟过程中，根据情况应用不同的模拟引擎。 ^ K/B[8  
BWd?a6nU}  
详述案例 !\p-|51  
8z@A/$T  
系统参数 e{"d6pF=  
l.C{Ar  
案例的内容和目标 Yd]f}5F  
L&l>?"_  
在BDS.0001，BDS.0002，BDS.0003和BDS.0004案例中，研究了折射光束传输系统。 ])e6\)  
MEg|AhP  
 目标是准直并对称由激光二极管发射的高斯光束。 rBpr1XKl,  
 之后，研究并优化整形光束的质量。 ctj.rC)6n  
 另外，探讨了镜像位置和倾斜偏差的影响。 )M1.>?b  
MTr _8tI  
模拟任务：反射光束整形设置 Rd2*  
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。 y#r=^r]l)  
${`\In_?O  
\@5W&Be^  
| YvO$4=s  
9;.dNdg>  
u
 K 8r  
规格：像散激光光束
^ 3Vjmv  
WMrK8e'  
 由激光二极管发出的强像散高斯光束 RL($h4d9  
 忽略发射区域在x和y方向可能发生的移动 TLi0*)}  
F*}b),  
-^C;WFh8)  
x%LWcT/  
2f F)I&  
`lr\V;o!  
规格：柱形抛物面反射镜 !! #\P7P  
                         tw^V?4[Miu  
 有抛物面曲率的圆柱镜 g=a-zg9LX  
 应用用锥形常数.-1来实现锥形界面 Zuwd(q  
 曲率半径等于焦距的两倍 3"%:S_[  

%o.+B~r  
U edh4qa  
规格：离轴抛物面圆柱镜（楔型） uI.4zbgl[  
2N`Vx3  
 对称抛物面镜区域用于光束的准直 IiSO{  
 从VirtualLab元件目录使用离轴抛物面镜（楔型） |qfnbi-\  
 离轴角决定了截切区域 L[<MBgFKv  
julAN$2  
规格：参数概述（12° x 46°光束） JWM/np6  
O`H[,+vm[  
   %J3#4gG^v  
dA)7d77  
光束整形装置的光路图 Dr<%Lr  
;p1%KmK3  
 由于VirtualLab的相对坐标系统，则仅需设置z方向的距离。 wXfy,W  
 因为离轴抛物面镜的位置是相对于它的焦点，那么到反射镜2的距离z必须是负的。 iQS?LksQX  
LKztGfy  
反射光束整形系统的3D视图 l0Y(9(M@  
DH@*O
z-  
7?b'"X"  
^PO0(rh  
 光学元件的定位可以通过使用3D系统视图来显示。 QR<IHE{~8  
 绿线表示生成的光轴，由VirtualLab的基础定位方法生成（仅仅设置了距离z和倾角）。 Ix-FJF-  
`ffWV;P  
详述案例 "0nto+v  
^i#F+Q`1  
模拟和结果 XA>@0E>1r  
i7:j(W^I8  
结果：3D系统光线扫描分析 fytgS(?I'  
 首先，应用光线追迹研究光通过光学系统。 4LKOBiEM  
 使用光线追迹系统分析仪进行分析。 RVX-3FvP  
dAohj QH:  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd %;9wToyK>  
%q(n'^#Z.y  
使用参数耦合来设置系统 Qq^>7OU>Co  
866n{lyL  
M
{_
`X  
自由参数： :!J!l u  
 反射镜1后y方向的光束半径 e>y"V;Mj  
 反射镜2后的光束半径 MX6;ww  
 视场角，这决定了离轴取向（这些值保存为全局变量） >=[w{Vn'Mf  
 由于功能原理，所有系统参数（距离，焦距，直径）可以由光束参数分析计算。 ?ZE1>L7e  
 对于此计算，应用了嵌入的参数耦合功能。 N
^CD4l  
/k(0}g=\  
cMIQbBM  
E.4`aJ@>d  
[u=b[(  
-.i1l/FzP  
9Jaek_A`  
自由参数： qtD3<iWV  
 反射镜1后y方向的光束半径 YM/^-[k3  
 反射镜2后的光束半径 5(tOQ%AQ  
 视场角，这决定了离轴取向（这些值保存为全局变量） ci6j"nKci  
 基于光束发散角和直径（x和y方向）焦点，可以计算并设置反射镜的直径和距离z。 "{AS5jw  
ES<"YF  
5}E8Tl  
 如果这个例子评估20个参数，那么返回到光路图（LPD）。 HmAA?J}  
qGr(MDLc  
WwPfz<I  
结果：使用GFT+进行光束整形 ~g~z"!K  
aZ@Ke$jD  
_hM3p  
XM>ByfD{  
S_ e }>-  
 现在，利用几何场追迹+计算生成的光束剖面。 '$UlJDZ  
_Z@- q  
x$?{)EY  
 由于离轴设置，光线分布显示出轻微的不对称形状。 LezM=om.  
TCv}N0  
 不过，场分布几乎是对称的（最好是使用伪色（false colors））。 #=q)>+\  
lX;2~iW{/  
 产生的相位是完全平坦的，产生的波前误差： 7.hn@_  
khyn4   
%, XyhS5[o  
wBA[L}   
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd <pK
72  
U8\[8~Xftn  
结果：评估光束参数 1#&*xF"  
y8D'V)B
  
Jx[
IHE  
 从生成的整形光束场分布，可以评估光束参数。 可以直接通过使用探测器界面实现。 Tmg~ZI:MW  
 在这个例子中，我们对光束半径，发散角和M2值感兴趣。 K#}DX
q  
"
P~07  
tz6d}$  
 整形光束在x和y方向上显示了一个几乎相同的半径。 发散角大约是4urad。 MrXhVZ"d*  
 M2值明显高于1。（与理想高斯光束相比，高M2值是由光束偏离引起的） x$cs_
q]J  
"'~'xaU!=a  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_02_BeamShaping.lpd W52AX.Nm  
o>';-} E  
光束质量优化
R]0awV1b  
?A3pXa  
o=X6PoJN_  
 通常，使用合适的高斯调制光阑以用于优化M2值。 因此，我们使用测量的半径作为腰束半径（消除发散角）来生成一个高斯光束。 +>@<'YI<  
 之后，将接收场转换成一个透射函数。 将该传输函数用作光阑（在一个透射函数元件中）。 "Rf8#\Y/<  
/0uZ(F|>I  
结果：光束质量优化 7xb z)FI  
!=V>DgmW  
%}MZWf{  
 由于通过高斯孔径传播，光束显示出理想高斯形状。 因此，M2值在两个方向上几乎都是1。 SYOND>E  
?PO~$dUc]  
l(-6pP5`  
xVao3+r  
 然而，光束半径是略有减少。（光束半径显示在最后一张幻灯片是由于其偏离了理想高斯。） \`-/\N  
8&7LF  
QU2\gAM  
file: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_03_BeamOptimization.lpd ;3s_#L  
DK}k||-  
反射镜方向的蒙特卡洛公差 }H&NR?Ax  
Eb7qM.Q] &  
 对于公差，在随机模式下我们使用参数运行特性。 #DXC6f  
559znM=  
+ G#qS1  
 这意味着参数变化是的正态 > nDx)!I  
U N1HBW;  
bJj<xjBM  
2$. ubA  
z
_~5c  
 对于这个例子，假设每个反射镜都有±0.1°的角度偏差（绝对的方向）。 由于这个偏差，整形光束的波前差明显增加。 .cdm@_Ls  
这意味着，波前对对齐误差很敏感。 RMMx6L|-:  
[cv7s=U%  
7
hqa|  
rhO ]4A  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_04_Tolerancing.run .Wv2aJq  
vz</|s  
第一个随机公差的典型强度分布：（相应的均方根波前差：1.08λ，40.4λ，140λ） ~@S5*(&8  
-9Wx;u4]o  
O,>1GKw"\  
I2hX;pk,  
由于波前差和因此校准的偏差更大，M2值明显增加。可以使用高斯孔径来减少。 H[#s&Fk2  
JEL=,0J  
总结 aL$m  
?vuM'UH-  
实现并分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 ,R5NKWo  
1.模拟 * xdS<  
通过使用光线追迹来验证反射光束整形设置。 IT5AB?bxH  
2.研究 dVmI.A'nbp  
为了计算场分布和评价光束参数，应用几何场追迹+（GFT+）引擎。 Ml1yk)3G  
3.优化 *|h-iA+9  
通过使用显示出高斯整形孔径函数和经典场追迹引擎来优化M2参数。 Va/LMw  
4.分析 <"Z]S^>$  
通过应用蒙特卡罗公差来分析取向偏差的影响。 b&f;p}C24  
可以使用VirtualLab Fusion非常有效地模拟和分析复杂的光束整形装置，尤其是离轴系统。为此，根据情况应用不同的模拟引擎。 =PWh,lWS  
H)(@A W+-  
参考文献 -Qgu6Ty  
[1]M. Serkan, H. Kirkici, and H. Cetinkaya, “Off-axis mirror based optical system design for circularization, collimation, and expansion of elliptical laser beams”, Appl. Optics 46, No. 22, 5489-5499 (2007). jFf2( AR  
Y[k%<f  
进一步阅读 SUsD)!u_H  
u1s^AW8 y  
进一步阅读 ) E.KB6  
 获得入门视频 n0q5|ES  
- 介绍光路图 J;,6ydf8!  
- 介绍参数运行 'L4@|c~x  
 关于案例的文档 1A"h!;0  
- BDS.0001: Collimation of Diode Laser Beam by Objective Lens KoZ" yD  
- BDS.0002: Focus Investigation behind Aspherical Lens M/C7<?&  
- BDS.0003: Optimization of a Lens Doublet for Laser Beam Focusing gq~>S1  
- BDS.0004: Focal Beam Size Reduction by Generating a Bessel Beam using Axicon Pair - ?_aYJ  

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QQ：2987619807