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光束传输系统（BDS.0005 v1.0） eGj[%pk  
#7|73&u(  
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 .+$ox-EK8  
^Rc*X'Iz(!  
'rDai[  
<zt12
4y-6  
简述案例 EiCEB;*z|d  
<T+{)FV  
系统详情 ']DUCu  
 光源 i16kPU  
- 强象散VIS激光二极管 QI*<MF,1  
 元件 Qkb=KS%z  
- 光束准直和整形的反射元件（例如圆柱抛物面镜） $ uqB.f$  
- 具有高斯振幅调制的光阑 vfloha p  
 探测器 aDZ]{;  
- 光线可视化（3D显示） @"__2\ 0  
- 波前差探测 (fcJp)D  
- 场分布和相位计算 I@q(P>]X9  
- 光束参数（M2值，发散角） osZ]R  
 模拟/设计 B<oBo&uA  
- 光线追迹（Ray Tracing:）：基本系统预览和波前差计算 Z,7VOf6g  
- 几何场追迹+和经典场追迹（Geometric Field Tracing Plus (GFT+) & Classic Field Tracing）： V?&P).5)  
 分析和优化整形光束质量 |ZtNCB5{^j  
 元件方向的蒙特卡洛公差分析 'mO>hD`V  
Er@OmNT  
系统说明 17F<vo>l%  
<BjrW]pM  
7mtX/w9  
模拟和设计结果 !q5qA*  
a9y+FCA  
数值探测器结果 B/Z-Cpz]  
]8CgHT[^7  
ppzQh1  
6os{q`/Q])  
20c
EE>  
总结 r1/9BTPKdJ  
I'0{Q`}  
实现和分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 C1o^$Q|j  
1.模拟 Fx )BMP  
使用光线追迹验证反射光束整形装置。  {[dY$  
2.评估 OTzuOP8  
应用几何场追迹+(GFT +)引擎来计算场分布和评价光束参数。 3@\J#mR  
3.优化 R*DQLBWc  
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。 hGJANA  
4.分析 Z7p!YTA  
通过应用蒙特卡罗公差来分析方向偏差的影响。 FaQc@4%o  
CN:z *g  
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。 CaR-Yk   
4d\V=_);r  
详述案例 }/2M?W0  
kxmc2RH>nB  
系统参数 n&3}F?   
1P?|.W_^1  
案例的内容和目标 xSq{pxX  
L}6!D zl  
在BDS.0001，BDS.0002，BDS.0003和BDS.0004案例中，研究了折射光束传输系统。 qyP={E9A  
tE,& G-jU  
 目标是准直并对称由激光二极管发射的高斯光束。 b_^y Ke^W  
 之后，研究并优化整形光束的质量。 UCJx{7  
 另外，探讨了镜像位置和倾斜偏差的影响。 oI-,6G}
 
33g$mUB  
模拟任务：反射光束整形设置 &O#,"u/q`  
引入的反射光束整形装置是基于一个反射镜系统，此系统由两个抛物面圆柱反射镜镜与抛物面截面反射镜组成。焦点距离和镜子的位置取决于输入光束的发散角。 BhhFij
4  
yMXf&$C  
[Qcht,\^v  
@Gt.J*!s/  
Z)md]Twt  
J4u>
77I  
规格：像散激光光束 )Z)Gb~G  
~*x 2IPiH  
 由激光二极管发出的强像散高斯光束 }=Ul8 <  
 忽略发射区域在x和y方向可能发生的移动 ,B'fOJ.2  
")<5VtV  
i` Q&5KL  
 { &Vt]9  
A9;,y'm^8  
R3%%;`c=  
规格：柱形抛物面反射镜 8OiCldw:HN  
                         O]'2<;  
 有抛物面曲率的圆柱镜 Da8 |eN}   
 应用用锥形常数.-1来实现锥形界面 <w`EU[y_  
 曲率半径等于焦距的两倍 {@6:kkd  
voQJ!h1  
Y&H<8ez  
规格：离轴抛物面圆柱镜（楔型） O_]hbXV0  
sUU[QP-  
 对称抛物面镜区域用于光束的准直 [+Fajo;0  
 从VirtualLab元件目录使用离轴抛物面镜（楔型） W^)mz,%x  
 离轴角决定了截切区域 `QtkC>[  
%uCsCl  
规格：参数概述（12° x 46°光束） x"!`JDsS  
U.X`z3q
 
   ~6IY4']m*  
u /
]P  
光束整形装置的光路图 ` FOCX
;  
`mA;1S  
 由于VirtualLab的相对坐标系统，则仅需设置z方向的距离。 t<ZBp0  
 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。 Lq;T\m_de  
lX.-qCV"B  
反射光束整形系统的3D视图 \Y>b#*m(4  
n}t9Nf_  
,H%[R+)  
b b.UtoPz  
 光学元件的定位可以通过使用3D系统视图来显示。 RMiDV^.u`  
 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）。 4.^T~n G  
E- [Eg  
详述案例 yjsj+K pL  
qoOwR[NDcq  
模拟和结果 ul#y'iY]  
ptrwZ8'  
结果：3D系统光线扫描分析 a"Xh  
 首先，应用光线追迹研究光通过光学系统。 x;<0Gg~jB  
 使用光线追迹系统分析仪进行分析。 _GFh+eS}
 
g?Tev^D  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd IT{c:jo1{`  
E*`PD<:)H  
使用参数耦合来设置系统 /Ry%K4$  
(qvH=VTwP  
3E^qh03(  
自由参数： W=3#oX.GsU  
 反射镜1后y方向的光束半径 : NA(nA 3  
 反射镜2后的光束半径 w^Yo)"6  
 视场角，这决定了离轴取向（这些值保存为全局变量） 1ANFhl(l  
 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。 URs]S~tk  
 对于此计算，应用了嵌入的参数耦合功能。 }I-nT!D'y  
&a=78Z  
yQMwt|C4  
;N?(R\*8  
WG3!M/4r H  
fLqjBG]<  
!^&VZh
  
自由参数： FR[I~unqD  
 反射镜1后y方向的光束半径 pZ}B/j  
 反射镜2后的光束半径 Y!_{:2H8p  
 视场角，这决定了离轴取向（这些值保存为全局变量） 5!fOc]]Ow  
 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。 iiQ q112`  
y: x<`E=  
zWhj>Za  
 如果这个例子评估20个参数，那么返回到光路图（LPD）。 ;Mo_B9  
n@x
Q-v  
%4),P(4N  
结果：使用GFT+进行光束整形 J@2wPKh?Yp  
`BKb60  
DqT<bNR1*;  
w2UEU5%  
RrvC}9ar  
 现在，利用几何场追迹+计算生成的光束剖面。 `(h
^z>%  
^!\AT!
OT  
E& i (T2c  
 由于离轴设置，光线分布显示出轻微的不对称形状。 |(Mxbprz  
SMD*9&,  
 不过，场分布几乎是对称的（最好是使用伪色（false colors））。 :`zO%h  
xi(1H1KN5B  
 产生的相位是完全平坦的，产生的波前误差： Lv]%P.=[G  
a`n)aXU l  
N-?5[T"  
T>'O[=UWh  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd J)Y`G4l2@  
m9A%Z bQ^  
结果：评估光束参数 Rlk3AWl2u  
D$K'Qk  
#WSqh +  
 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。 OyVP_Yx,V  
 在这个例子中，我们对光束半径，发散角和M2值感兴趣。 - [h[  
i7-~"g  
/ Qd` ?  
 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。 dh7`eAMY   
 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） A6]X aF  
_\X ,a5Un  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_02_BeamShaping.lpd q+\<%$:u  
G|f9l?p  
光束质量优化 JkWhYP}  
%S;AM\o4  
&Y?t  
 通常，使用合适的高斯调制光阑以用于优化M2值。 因此，我们使用测量的半径作为腰束半径（消除发散角）来生成一个高斯光束。 h;jO7+W  
 之后，将接收场转换成一个透射函数。 将该传输函数用作光阑（在一个透射函数元件中）。 cyJ{AS+  
HvG %
##  
结果：光束质量优化 5m0\ls\  
?-<lIFFh  
?iP7Ki  
 由于通过高斯孔径传播，光束显示出理想高斯形状。 因此，M2值在两个方向上几乎都是1。 7Dbm s(:(  
?'6@m86d  
aE5-b ub c  
H]R/=OYBUh  
 然而，光束半径是略有减少。（光束半径显示在最后一张幻灯片是由于其偏离了理想高斯。） bpwA|H%{M  
qx5`l
m~L  
/S]RP>cQ  
file: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_03_BeamOptimization.lpd cb /Q<i  
|qn2b=  
反射镜方向的蒙特卡洛公差 7j\^
h2  
?I6rW JcQ6  
 对于公差，在随机模式下我们使用参数运行特性。 BA:x*(%~  
1;$XX#7o  
n8<?<-2  
 这意味着参数变化是的正态 }8x+F2i  

sh_;98^  
]##aAh-P4&  
F)hj\aHm k  
q k^FyZ<  
 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。 ]qT&6:;-]  
这意味着，波前对对齐误差很敏感。 %m |I=P  
A+RW=|:  
r)5xS]  
(L*GU7m;  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_04_Tolerancing.run ?"9h-g3`x}  
>NBc-DX^  
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） nU>P%|loXx  
jG[Vp b  
a ~v$ bNu  
R7Y_ 7@p  
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。 v;<gCzqQh  
{oqbV#/&  
总结 SUUNC06V  
Y.Zd_,qy  
实现并分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 wu.l-VmGp)  
1.模拟 #-;W|ib%z  
通过使用光线追迹来验证反射光束整形设置。 FYYc+6n  
2.研究 1 jidBzu<  
为了计算场分布和评价光束参数，应用几何场追迹+（GFT+）引擎。 "sN%S's  
3.优化 G{} 2"/  
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。 jjV'`Vy)  
4.分析 754MQK|g  
通过应用蒙特卡罗公差来分析取向偏差的影响。 D!o[Sm}JO[  
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。 \ZLi Y  
7{F\b  
参考文献 M_ukG~/  
[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). wN!\$i@E:  
V6][*.i!9  
进一步阅读 _&/`-"3y  
src9EeiV  
进一步阅读 !l $d^y345  
 获得入门视频 :'DyZy2Fd  
- 介绍光路图 = J;I5:J  
- 介绍参数运行 s=n4'`y1  
 关于案例的文档 s-"KABE
E  
- BDS.0001: Collimation of Diode Laser Beam by Objective Lens ] ]U)wg  
- BDS.0002: Focus Investigation behind Aspherical Lens C(XV YND3  
- BDS.0003: Optimization of a Lens Doublet for Laser Beam Focusing Q ]CMm2L^f  
- BDS.0004: Focal Beam Size Reduction by Generating a Bessel Beam using Axicon Pair Hx gC*-A$/  
`yv?PlKL  
#BLHHK/[  
QQ：2987619807