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光束传输系统（BDS.0005 v1.0） ap9eQsC  
i\rI j0+  
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 Z-H Kdv!d  
W^&t8
d2  
G$4lH>A&  
a@,tf'Sr  
简述案例 k<W]VS3N  
:"O=/p+*Us  
系统详情 e= "/oo  
 光源 {M E|7TS=  
- 强象散VIS激光二极管 bTHa;* `  
 元件 Ze Shn  
- 光束准直和整形的反射元件（例如圆柱抛物面镜） S,S_BB<Y[b  
- 具有高斯振幅调制的光阑 6aQ{EO-]'=  
 探测器 Zml9ndzT  
- 光线可视化（3D显示） ZLKS4  
- 波前差探测 wQnr*kyza  
- 场分布和相位计算 =4JVUu~Z  
- 光束参数（M2值，发散角） o(~JZik  
 模拟/设计 rT}d<cSf  
- 光线追迹（Ray Tracing:）：基本系统预览和波前差计算 WM=kr$/3  
- 几何场追迹+和经典场追迹（Geometric Field Tracing Plus (GFT+) & Classic Field Tracing）： q}BQu@'H  
 分析和优化整形光束质量 T*h+"TmE  
 元件方向的蒙特卡洛公差分析 6x/ X8zu  
7@tr^JykO  
系统说明 >Q5E0 !]  
bJB:]vs$  
[TO:-8$.  
模拟和设计结果 `(B1 "qRi  
YN>#zr+~  
数值探测器结果 JBUJc  
4N` MY8',  
5-mJj&0:!  
[V jd)%  
'OX6eY5
 
总结 nVyb B~.=  
^2^ptQj  
实现和分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 \HK#d1>ox  
1.模拟 )If[pw@j  
使用光线追迹验证反射光束整形装置。 ,$;CII v  
2.评估 z
Lh ~x  
应用几何场追迹+(GFT +)引擎来计算场分布和评价光束参数。 [[s k  
3.优化 p Y>yJ)  
利用一个具有高斯形状孔径函数的光阑和经典场追迹引擎来优化M2参数。 @#Xzk?+  
4.分析 5E!|-xD  
通过应用蒙特卡罗公差来分析方向偏差的影响。 ]B,S<*h  
0|^x[dh  
对于复杂的光束整形装置，特别是离轴系统，可以使用VirtualLab来进行高效的模拟和分析。模拟过程中，根据情况应用不同的模拟引擎。 Fsq S)  
Yaa M-o  
详述案例 ([9h.M6v  
<&L;9fr  
系统参数 ?pF;{  
s9E:
6  
案例的内容和目标 giu~"#0/F  
Aoo'i  
在BDS.0001，BDS.0002，BDS.0003和BDS.0004案例中，研究了折射光束传输系统。 jZ{S{"j  
ReK@~#hLY  
 目标是准直并对称由激光二极管发射的高斯光束。 ^c(PZ,/#JB  
 之后，研究并优化整形光束的质量。 J<`RlDI  
 另外，探讨了镜像位置和倾斜偏差的影响。 'Yd%Tb|*  
/p%K[)T(  
模拟任务：反射光束整形设置 q90S>c,  
引入的反射光束整形装置是基于一个反射镜系统，此系统由两个抛物面圆柱反射镜镜与抛物面截面反射镜组成。焦点距离和镜子的位置取决于输入光束的发散角。 o"]eAQ  
n~)Y%xe[U  
MW4dPoa  
f$Ap\(.  
H|TzD"2N  
3x=F  
规格：像散激光光束 ,F-tvSc\Q  
?D\%ZXo  
 由激光二极管发出的强像散高斯光束 (%P* rl  
 忽略发射区域在x和y方向可能发生的移动 3,F/i+
@  
{!/y@/NK2  
O\D({>  
eLC&f}  
C`jP8"-  
RV$+g.4  
规格：柱形抛物面反射镜 c'|MC[^A  
                         =:g^_Hy  
 有抛物面曲率的圆柱镜 .gPsJ?b  
 应用用锥形常数.-1来实现锥形界面 ,X$Avdc2  
 曲率半径等于焦距的两倍 fN4pG*D  
KqSa"76R  
kK1qFe?]  
规格：离轴抛物面圆柱镜（楔型） fgp7 |;Y  
7O9s5  
 对称抛物面镜区域用于光束的准直 5{u6qc4FW  
 从VirtualLab元件目录使用离轴抛物面镜（楔型） A5`7o9  
 离轴角决定了截切区域 NF1D8uI  
fM|g8(TK,  
规格：参数概述（12° x 46°光束） ;OPCBdr  
]8_h9ziz
 
   Zn/9BO5  
<zf+Ii1:,  
光束整形装置的光路图 ,|4Ye  
R^2Uh$kk{A  
 由于VirtualLab的相对坐标系统，则仅需设置z方向的距离。 =k*0O_  
 因为离轴抛物面镜的位置是相对于它的焦点，那么到反射镜2的距离z必须是负的。 23f[i<4e  
(wlsn6h  
反射光束整形系统的3D视图 XF7W'^  
!Q(xOc9>Ug  
vl5n%m H>^  
cV{ZDq  
 光学元件的定位可以通过使用3D系统视图来显示。 J
@GfO\ o  
 绿线表示生成的光轴，由VirtualLab的基础定位方法生成（仅仅设置了距离z和倾角）。  `JE>GZY  
38m%if
h)  
详述案例 YMi(Cyja&  
_RW[]MN3*  
模拟和结果 1SFKP$^  
q%k+x)  
结果：3D系统光线扫描分析 @|GeR  
 首先，应用光线追迹研究光通过光学系统。 p\{+l;`  
 使用光线追迹系统分析仪进行分析。 h3kHI?jMWG  
0lRH Yu  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd zkp Apj].  
2&Byq  
使用参数耦合来设置系统 0v@/I<
 
N-r
mk  

/,Rc
a1W  
自由参数： ]hj1.V+  
 反射镜1后y方向的光束半径 |%}s$*s  
 反射镜2后的光束半径 j&/.[?
K  
 视场角，这决定了离轴取向（这些值保存为全局变量） 5|R
2cc|"9  
 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。 IPO[J^#Me  
 对于此计算，应用了嵌入的参数耦合功能。 fl"y@;;#h  
>-w=7,?'?z  
UPKi/)C;  
lkfFAwnc  
|nEVOy>'  
DVhTb  
?nZ <?  
自由参数： '%EZoc/U  
 反射镜1后y方向的光束半径 Uxemlp%%*  
 反射镜2后的光束半径 S/-7Zo&w+  
 视场角，这决定了离轴取向（这些值保存为全局变量） QklNw6,  
 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。 =4e=wAO(i  
w"v'dU^  

p??/r  
 如果这个例子评估20个参数，那么返回到光路图（LPD）。 Uk:.2%S2  
QWHy=(!  
vSYKe  
结果：使用GFT+进行光束整形 Fd[h9 G  
AD@PNM  
=YGP%}_.p{  
,Us2UEWNv  
HqdJdWl#"  
 现在，利用几何场追迹+计算生成的光束剖面。 0sd-s~;  
b#g {`E  
L)lQ&z?  
 由于离轴设置，光线分布显示出轻微的不对称形状。 ~B!O~nvdQ  
A$~x
G(  
 不过，场分布几乎是对称的（最好是使用伪色（false colors））。 ^W"Q(sh  
Iz)hz9k  
 产生的相位是完全平坦的，产生的波前误差： g?~Tguv  
z8[H:W#G  
(
kC} ,}  
g6g$nY@Jm  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd 90T%T2K  
FxfL+}?Q  
结果：评估光束参数 KO|pJ3  
_E6}XNS  
3%R{"Q"  
 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。 EF=dXm/\  
 在这个例子中，我们对光束半径，发散角和M2值感兴趣。 ^%8qKC`Tt  
s^>
lOQ=  
qon{ g  
 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。 0[lsoYUq  
 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） D;zWksq  
s8_aL)@f  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_02_BeamShaping.lpd !\
0F.*  
%X9b=%'+  
光束质量优化 9&%#nN4`8  
_(6`{PWY  
6z3T?`}Y  
 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 `FS,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）。 9k:W1wgH1  
q[G/}  
结果：光束质量优化 )4ilCS&  
e3eVvl5]  
] *-;' *  
 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。 Xlv#=@;O]  
1OJ*wI*  
tqf&N0*  
,;.B4  
 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。） RzS|dGNQE  
)C {h1 `  
{7?9jEj  
file: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_03_BeamOptimization.lpd [5Fd P0  
lc[XFc  
反射镜方向的蒙特卡洛公差 CE#\Roi x)  
*bA+]&dj\  
 对于公差，在随机模式下我们使用参数运行特性。
@P:R~m2  
)nwZ/&@  
h2wN<dJCM  
 这意味着参数变化是的正态 e&QS#k  
:N@U[Wx0A  
f.
oP   
5vTv$2@  
d/{Q t  
 对于这个例子，假设每个反射镜都有±0.1°的角度偏差（绝对的方向）。 由于这个偏差，整形光束的波前差明显增加。 o]Wz6L  
这意味着，波前对对齐误差很敏感。 1")FWN_K/T  
mG)8U{L  
Q.,DZp   
e?V,fzg  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_04_Tolerancing.run 9Ct_$.Q.  
4'SaEsA~  
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） yl-fbYH  
x;]x_fz  
fVe@YqNa  
5W+{U8\  
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。 ^m*3&x8  
9ilM@SR  
总结 }[ ].\G\G  
;XG]Q<S\  
实现并分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 [O2h-`  
1.模拟 pOm@b`S%  
通过使用光线追迹来验证反射光束整形设置。 7*i}km  
2.研究 *z0K%@M  
为了计算场分布和评价光束参数，应用几何场追迹+（GFT+）引擎。 I:#Ok+   
3.优化 {j?7d; 'j  
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。 |olNA*4  
4.分析 '61i2\[lZQ  
通过应用蒙特卡罗公差来分析取向偏差的影响。 |rMq;Rgu?  
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。 S'o ]=&  
q7,^E`5EgU  
参考文献 p*|ah%F6N  
[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). d.`&0  
:zlpfm2  
进一步阅读 Ikj=`,a2B  
`<^*jB@P  
进一步阅读 $A`xhh[  
 获得入门视频 i\Yl  
- 介绍光路图 ivfXat-  
- 介绍参数运行 /xySwSmh3  
 关于案例的文档 "u;YI=+  
- BDS.0001: Collimation of Diode Laser Beam by Objective Lens iK!dr1:wSw  
- BDS.0002: Focus Investigation behind Aspherical Lens 'M8aW!~  
- BDS.0003: Optimization of a Lens Doublet for Laser Beam Focusing WSLy}@`Vx  
- BDS.0004: Focal Beam Size Reduction by Generating a Bessel Beam using Axicon Pair 1}!L][(  
Z:@6Lv?CN  
MiJ6n[iv
 
QQ：2987619807