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光束传输系统（BDS.0005 v1.0） $U,]c  
3+>R%TX6i<  
二极管激光光束使用无色散离轴反射装置进行准直和整形 ,U9j7E<4  
*`OXgkQ  
v_5O*F7)  
A#$l;M.3R  
简述案例 f.ua,,P.  
h6~xz0,u  
系统详情 ${Lrj}93  
 光源 K;/f?3q  
- 强象散VIS激光二极管 FBNi (D  
 元件 O#tmB?n*  
- 光束准直和整形的反射元件（例如圆柱抛物面镜） ->|eMV'd  
- 具有高斯振幅调制的光阑 =0e>'Iw2  
 探测器 tDAX pi(  
- 光线可视化（3D显示） []\-*{^r  
- 波前差探测 pe[huYE  
- 场分布和相位计算 6+sz4  
- 光束参数（M2值，发散角） g?1bEOA!  
 模拟/设计 :TrP3wV_  
- 光线追迹（Ray Tracing:）：基本系统预览和波前差计算 4-O.i\1q  
- 几何场追迹+和经典场追迹（Geometric Field Tracing Plus (GFT+) & Classic Field Tracing）： K{y`Sb~k  
 分析和优化整形光束质量 ^p4`o>  
 元件方向的蒙特卡洛公差分析 1 =?pL$+G  
~i-n_7+  
系统说明 <mLU-'c@  
"% \y$  
2v?#r"d  
模拟和设计结果 ^N}{M$  
lS;S:- -F  
数值探测器结果 2P57C;N8|  
$LR~c)}1I  
"`K73M,c?9  
B%Oi1bO  
Jv2V@6a(  
总结 F[ ^ p~u{  
g7%vI8Y)@  
实现和分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 t2ui9:g4j  
1.模拟 n\JSt}A  
使用光线追迹验证反射光束整形装置。 T
Fc
/`  
2.评估 1%.CtTi  
应用几何场追迹+(GFT +)引擎来计算场分布和评价光束参数。 Xa8_kv_  
3.优化 =a
T8=ihP  
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。 How:_ Hj  
4.分析 Qe[ai?iJkt  
通过应用蒙特卡罗公差来分析方向偏差的影响。 1g!%ej jd  
:)_P7k`>e/  
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。 NnZ_x>R  
1 xrmmK  
详述案例 pv|D{39Hs  
ZCuh^  
系统参数 iaJN~m\ M  
!Je!;mEvI  
案例的内容和目标 kD+B8TrW  
NLWj5K)1P  
在BDS.0001，BDS.0002，BDS.0003和BDS.0004案例中，研究了折射光束传输系统。 h7\EN  
imS&N.*3m  
 目标是准直并对称由激光二极管发射的高斯光束。 Rm.9`<Y  
 之后，研究并优化整形光束的质量。 Qa16x<Xlm  
 另外，探讨了镜像位置和倾斜偏差的影响。 vP<8,XG  
~o;*{ Q  
模拟任务：反射光束整形设置 l&Fx< W  
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。 e3&.RrA  
$/i;UUd  
~f2-%~  
vw q Y;7  
6v-2(Y  
vn
5]+-I  
规格：像散激光光束 LTY(6we-  
?6^KY+ 5`C  
 由激光二极管发出的强像散高斯光束 o2(*5*b!@e  
 忽略发射区域在x和y方向可能发生的移动 F[|aDj@q e  
;@u+b0 j  
wmS:*U2sc  
q(@hYp#O"3  
v?1xYG@1  
wv
Saq+N  
规格：柱形抛物面反射镜 s2+s1%^Ll  
                         G5x%:,n  
 有抛物面曲率的圆柱镜 XAr YmO  
 应用用锥形常数.-1来实现锥形界面 0jwex  
 曲率半径等于焦距的两倍 t5za$kW'&  
~|)'vK8W  
+l$BUX  
规格：离轴抛物面圆柱镜（楔型） |a{*r.  
j.rJfbE|X  
 对称抛物面镜区域用于光束的准直 5SY(:!  
 从VirtualLab元件目录使用离轴抛物面镜（楔型） {@[z-)N7\,  
 离轴角决定了截切区域 H]W59-{a  
aV8]?E5G  
规格：参数概述（12° x 46°光束） Ik|nL#JH]  
D7x"P-ie  
   <[GkhPfZ  
Yf(QU`w_  
光束整形装置的光路图 "Tm`V9  
:u53zX[v  
 由于VirtualLab的相对坐标系统，则仅需设置z方向的距离。 MY}B)`yx=  
 因为离轴抛物面镜的位置是相对于它的焦点，那么到反射镜2的距离z必须是负的。 O}#h^AU-BS  
Cc,,e`  
反射光束整形系统的3D视图 RoWGQney  
"h}miVArS  
{)0"?$C_H  
j!P]xl0vOZ  
 光学元件的定位可以通过使用3D系统视图来显示。 WY%'ps_]<  
 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）。 EWg\\90  
#4*~ 4/  
详述案例 ZtfPB  
Xj<B!Wn*Xb  
模拟和结果 l;SqjkN  
uN
1O(s  
结果：3D系统光线扫描分析 v9OK <  
 首先，应用光线追迹研究光通过光学系统。 x-/`c  
 使用光线追迹系统分析仪进行分析。 R"=pAO.4l  
!7lS=D(?  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd zj^Ys`nl  
V1j5jjck  
使用参数耦合来设置系统 X)|b_3Z  
}Z_w8+BZ  
Q0_UBm^f  
自由参数： $>;U^-#3  
 反射镜1后y方向的光束半径 qffXm`k  
 反射镜2后的光束半径 bi bjFg  
 视场角，这决定了离轴取向（这些值保存为全局变量） t .&YD x  
 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。 Q!:J.J  
 对于此计算，应用了嵌入的参数耦合功能。 gI qYIt  
nDSmr  
G.,dP+i
 
z5v)~+"1  
io$!z=W  
a8Jn.!  
S&% GB  
自由参数： DUxj^,mf,  
 反射镜1后y方向的光束半径 &C+pen)Z  
 反射镜2后的光束半径 LuB-9[^<  
 视场角，这决定了离轴取向（这些值保存为全局变量） uFIr.U$V  
 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。 7W6tz\Y  
:Uf\r `a9  
Ax4nx!W,  
 如果这个例子评估20个参数，那么返回到光路图（LPD）。 YAqv:
  
Tt.wY=,K  
Q&;dXE h  
结果：使用GFT+进行光束整形 SXn1v.6  
PYYOC"$  
O<Rm9tZ8  
CfA^Xp@vc  
C{<qc,!4  
 现在，利用几何场追迹+计算生成的光束剖面。 C&b^TLe  
MMglo3  
yT<yy>J9l#  
 由于离轴设置，光线分布显示出轻微的不对称形状。 Rdd[b?  
{1.t ZCMT  
 不过，场分布几乎是对称的（最好是使用伪色（false colors））。 E-_FxBw  
b/='M`D}#G  
 产生的相位是完全平坦的，产生的波前误差： x8xSA*@k  
_6"!y ]Q  
qr[H0f]  
z^to"j  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd ixZ w;+h  
Gk0f#;  
结果：评估光束参数 <GI{`@5C  
;H5PiSq;z  
Q<.847 )  
 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。 <o8j+G)K#  
 在这个例子中，我们对光束半径，发散角和M2值感兴趣。 6C>"H  
)2KQZMtgm]  
/(Se:jH$>  
 整形光束在x和y方向上显示了一个几乎相同的半径。 发散角大约是4urad。 pJ7M.C!  
 M2值明显高于1。（与理想高斯光束相比，高M2值是由光束偏离引起的） /l-lkG5  
pZx'%-\-T  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_02_BeamShaping.lpd u/3 4E=  
&)@|WLW  
光束质量优化 o;+$AU1f  
hiWfVz{~  
#E%0 o  
 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。 A`x_M!m  
 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）。 :!a'N3o>  
C~IsYdln  
结果：光束质量优化 Zb<IZ)i#1  
C=&7V  
kGsd3t!'  
 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。 S3rN]!B+  
i#o:V/Z.  
^W|B Xxo  
?YzOA${  
 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。） 8C1 'g7A<  
jdsNZV  
$Cw> z^}u  
file: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_03_BeamOptimization.lpd `,XCD-R^  
d?G~k[C!a  
反射镜方向的蒙特卡洛公差 .}W#YN$  
m%Ah]x;  
 对于公差，在随机模式下我们使用参数运行特性。 #jAlmxN  
e|)6zh<O:  

ns|)VX  
 这意味着参数变化是的正态 tJ>|t hk  
:r%Hsur(  
7p'L(dq  
|F_Z  
VPG+]>*  
 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。 xxWrSl`fB  
这意味着，波前对对齐误差很敏感。 dLb9p"EE#  
(\^| @  
^V]DQ%v"I  
J ik+t\A  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_04_Tolerancing.run <T?H H$es)  
"J|_1!9  
第一个随机公差的典型强度分布：（相应的均方根波前差：1.08λ，40.4λ，140λ） WqX#T  
aChyl;#E  
am
>X7  
EugQr<sM#  
由于波前差和因此校准的偏差更大，M2值明显增加。可以使用高斯孔径来减少。 5ve4u  
ts BPQ 8Ne  
总结 \LX
!n!@  
N|cWTbi  
实现并分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 ^B[%|{cO  
1.模拟 {k.Dy92  
通过使用光线追迹来验证反射光束整形设置。 @]$qJFXx  
2.研究 g wM~W  
为了计算场分布和评价光束参数，应用几何场追迹+（GFT+）引擎。 6*3J3Lc_<  
3.优化 Q"
UWh~  
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。 So &c\Ff  
4.分析 +3B^e%`NPm  
通过应用蒙特卡罗公差来分析取向偏差的影响。 0Y7b$~n'Y  
可以使用VirtualLab Fusion非常有效地模拟和分析复杂的光束整形装置，尤其是离轴系统。为此，根据情况应用不同的模拟引擎。 oNV5su  
L@> +iZSO  
参考文献 uYW9kw>$  
[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). #$trC)?~q  
@@$%+XNY  
进一步阅读 a o_A%?Ld  
-&87nR(eW  
进一步阅读 *Jd,8B/hC  
 获得入门视频 -cW`qWbd  
- 介绍光路图 WU oGIT'  
- 介绍参数运行 {4u8~whLp  
 关于案例的文档 X ?p_O2#k  
- BDS.0001: Collimation of Diode Laser Beam by Objective Lens hVQ TW[  
- BDS.0002: Focus Investigation behind Aspherical Lens 6L--FY>.-  
- BDS.0003: Optimization of a Lens Doublet for Laser Beam Focusing &%YFO'>>}  
- BDS.0004: Focal Beam Size Reduction by Generating a Bessel Beam using Axicon Pair XRU^7@Ylks  
/0|niiI  
[5&zyIi  
QQ：2987619807