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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2016-11-13
    光束传输系统(BDS.0005 v1.0) TA#pA(k  
    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 yK_$d0ZGE~  
    [DtMT6F3  
    ;9Wimf]G,E  
    简述案例 J10&iCr{r*  
    8CvNcO;H0  
    系统详情 t0^)Q$  
    光源 QlH[_Pi  
    - 强象散VIS激光二极管 ,wyEo>>4)  
     元件 \vW'\}  
    - 光束准直和整形的反射元件(例如圆柱抛物面镜) c/(Dg$DbX  
    - 具有高斯振幅调制的光阑 I}]UQ4XJ  
     探测器 zYftgH_o  
    - 光线可视化(3D显示) i+I1h=  
    - 波前差探测 J DOs.w  
    - 场分布和相位计算 =#&+w[4?&.  
    - 光束参数(M2值,发散角) 9.6ni1a'  
     模拟/设计 B!)Tytm9u  
    - 光线追迹(Ray Tracing:):基本系统预览和波前差计算 w.=rea~  
    - 几何场追迹+和经典场追迹(Geometric Field Tracing Plus (GFT+) & Classic Field Tracing): ,z+n@sUR:  
     分析和优化整形光束质量 1{qG?1<zZ6  
     元件方向的蒙特卡洛公差分析 m*KI'~#$%  
    &nY#G HB  
    系统说明 +.*=Fn22  
    =:H EF;!  
    b.)jJLWv@  
    模拟和设计结果 Jl$ X3wE  
    5R1? jlm  
    ~cfvL*~5  
    场(强度)分布                                   优化后
    数值探测器结果 xi)M8\K  
    5mm&l+N)  
    #aKUD  
    Nfmr5MU_  
    (/i|3P  
    总结 (>*L-&-  
    UGoB7TEfn  
    实现和分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 r[2*K 9  
    1.模拟 g}*p(Tp9:  
    使用光线追迹验证反射光束整形装置。 ^<j =.E  
    2.评估 &NI\<C7_Gw  
    应用几何场追迹+(GFT +)引擎来计算场分布和评价光束参数。 zN\C  
    3.优化 :y_] JL;w  
    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。 Lu4>C2{  
    4.分析 6ywO L'OBM  
    通过应用蒙特卡罗公差来分析方向偏差的影响。 X*&Thmee  
    ]qEg5:yY  
    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。 Q>L.  
    bj?=\u  
    详述案例 hF5(1s}e$  
    /9?yw!  
    系统参数 (!9+QXb'  
    _k(&<1i  
    案例的内容和目标 SPtx_+ Q)S  
    I(Vg  
    在BDS.0001,BDS.0002,BDS.0003和BDS.0004案例中,研究了折射光束传输系统。 ?&VKZSo  
    _93:_L  
    "@Qg]#]JH  
     目标是准直并对称由激光二极管发射的高斯光束。  jQ-2SA O  
     之后,研究并优化整形光束的质量。 *\`<=,H6<  
     另外,探讨了镜像位置和倾斜偏差的影响。 h)z2#qfc  
    ,!P}Y[|  
    模拟任务:反射光束整形设置 b]N&4t  
    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。 Qp>Z&LvC5  
    2M+ *VO  
    ? Q"1zcX  
    ao@CPB6N  
    Iq 0ew  
    X-psao0tI`  
    规格:像散激光光束 6<f(Zv? I  
    9d!mGnl  
     由激光二极管发出的强像散高斯光束 Xu|2@?l9  
     忽略发射区域在x和y方向可能发生的移动 S[N9/2  
    Epm8S}6K  
    !mUO/6Q hq  
    y43ha  
    4Ofkagg  
    C3(h j  
    规格:柱形抛物面反射镜 \(r$f!`  
                             .sKfwcYu4  
     有抛物面曲率的圆柱镜 r^ABu_u(`I  
     应用用锥形常数.-1来实现锥形界面 S7~HBgS<  
     曲率半径等于焦距的两倍 6r`Xi&  
    Xx\,<8Xn  
    al7D3J  
    规格:离轴抛物面圆柱镜(楔型) eK}GBBdO  
    ?MS!t6  
     对称抛物面镜区域用于光束的准直 K@ a#^lmd  
     从VirtualLab元件目录使用离轴抛物面镜(楔型) 3 {|]@ L  
     离轴角决定了截切区域 @7{.err!  
    _7dp(R  
      
    规格:参数概述(12° x 46°光束) > iYdr/^a  
    ^$[iLX  
       8i)9ho<  
    js% n]$N  
    光束整形装置的光路图 )mjGHq 2  
    [\  &2&  
     {@k , e  
     由于VirtualLab的相对坐标系统,则仅需设置z方向的距离。 @ 'U`a4  
     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。 Qraa0]56  
    Np/vPaAk  
    反射光束整形系统的3D视图 F@zTz54t  
    SIc~cZ!Yu  
    ,qNbo 11  
    d ,.=9  
    光学元件的定位可以通过使用3D系统视图来显示。 t]?{"O1rC  
     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)。 d]N_<@tx9  
    XWq"_$&LF  
    详述案例 U]g9t<jD  
    n^*,JL 9@  
    模拟和结果 {CNJlr@z  
    O2"V'(  
    结果:3D系统光线扫描分析 [a?bv7Kz  
     首先,应用光线追迹研究光通过光学系统 ngI+afo   
     使用光线追迹系统分析仪进行分析。 y9w,Su2  
    >qmNT/  
    file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd 14*6+~38m&  
    eC L_c>3!  
    使用参数耦合来设置系统 PWkSl  
    ( GoPXh  
    自由参数: ]'$:Y   
     反射镜1后y方向的光束半径 -)R =p"-w  
     反射镜2后的光束半径 15yiDI o  
     视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量) .tQ(q=#  
     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。 'yV*eG?^&  
     对于此计算,应用了嵌入的参数耦合功能。 /XU=l0u  
    Kf_xKW)^  
    0)ZLdF_6  
    16 \)C/*  
    2 )3oX  
    kE|x'(x  
    自由参数: p1 ("  
     反射镜1后y方向的光束半径 _x^rHADp  
     反射镜2后的光束半径 G;EJ\J6@Yw  
     视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量) 3i'01z  
     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。 'f.k'2T  
    PsD)]V9%:  
     如果这个例子评估20个参数,那么返回到光路图(LPD)。 uZ'Z-!=CL  
    g,W34*7=Q  
    Mc!LC .8  
    结果:使用GFT+进行光束整形 5UG9&:zu'V  
    q8FpJ\  
    rBy0hGx  
    8Op^6rX4  
     现在,利用几何场追迹+计算生成的光束剖面。 xtKU;+#  
    t1yOAbI  
     由于离轴设置,光线分布显示出轻微的不对称形状。 0Ub'=`]5a  
    oe0YxSauL  
     不过,场分布几乎是对称的(最好是使用伪色(false colors))。 b?qV~Dg k`  
    [-\U)>MY(p  
     产生的相位是完全平坦的,产生的波前误差: ,np|KoG|M  
    (: ?bQA'Td  
    USHQwn)%  
    \sfc!5G  
    file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd dQ9W40g1  
    {9.UeVz  
    结果:评估光束参数 o4Cq  /K  
    h.KgHMV`  
     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。 &m   GU  
     在这个例子中,我们对光束半径,发散角和M2值感兴趣。  + #E?)  
    K<`W>2"  
    )+=Kh$VbS  
     整形光束在x和y方向上显示了一个几乎相同的半径。 发散角大约是4urad。 ,2+d+Zuh  
     M2值明显高于1。(与理想高斯光束相比,高M2值是由光束偏离引起的) #g0N/  
    11kyrv  
    file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_02_BeamShaping.lpd e6 x#4YH  
    !H{>c@i  
    光束质量优化 O:pg+o&  
    DT)] [V^w  
     通常,使用合适的高斯调制光阑以用于优化M2值。 因此,我们使用测量的半径作为腰束半径(消除发散角)来生成一个高斯光束。 k;2.g$)W[c  
     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)。
    =&qH%S6  
    ' i<4;=M&  
    结果:光束质量优化 >goHQ30:  
    8oXp8CC  
     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。 .Dl ?a>I  
    qu dY9_  
    r|jM;  
    ZGsd cnz  
     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。) V2M4g  
    "5O>egt  
    O8_! !Qd  
    file: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_03_BeamOptimization.lpd qSG0TWD!pq  
    z,7;+6*=L  
    反射镜方向的蒙特卡洛公差 U{LS_VI~  
    Sy4|JM-5  
     对于公差,在随机模式下我们使用参数运行特性。 zUZET'Bm9  
    Kg2Du'WQ^  
     这意味着参数变化是的正态 QjG/H0*mP  
    F4WX$;1  
    9y;}B y  
       .=t:Uy  
     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。 )T^w c:  
    这意味着,波前对对齐误差很敏感。 _z{9V7n4  
    d;wq@ e  
    <eS/-W %n6  
    (_>Su QK  
    file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_04_Tolerancing.run J:>o\%sF  
    8>6<GdGL<n  
    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) :yJ([  
    XM*5I 4V  
    D1v0`od'  
    !6RDq`  
    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。 NCG;`B`i  
    ^B} m~qT  
    总结 qQG? k~r  
    ag47$9(  
    实现并分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 t8h*SHD9  
    1.模拟 C58o="L3S  
    通过使用光线追迹来验证反射光束整形设置。 nXoDI1<[  
    2.研究 /V/NL#(R  
    为了计算场分布和评价光束参数,应用几何场追迹+(GFT+)引擎。 .74C~{}$  
    3.优化 a|oh Ad  
    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。 .r6x9t  
    4.分析 Lw_|o[I}  
    通过应用蒙特卡罗公差来分析取向偏差的影响。 ]H}2|~c  
    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。 I^![)# FC  
    &Mudu/KTr  
    参考文献 SlR//h  
    [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). *.k*JsU~B  
    r~ f;g9I  
    进一步阅读 PQSmBTs.  
    ~M} K]Li  
    进一步阅读 UdM2!f  
     获得入门视频 at@tS>Dv  
    - 介绍光路图 nQ+5jGP1  
    - 介绍参数运行 j=M%*`@  
     关于案例的文档 <4vCx  
    - BDS.0001: Collimation of Diode Laser Beam by Objective Lens Q*PcO\Y!y  
    - BDS.0002: Focus Investigation behind Aspherical Lens }8aqSD<:  
    - BDS.0003: Optimization of a Lens Doublet for Laser Beam Focusing 7kE+9HmfMk  
    - BDS.0004: Focal Beam Size Reduction by Generating a Bessel Beam using Axicon Pair
     
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    离线槐花村人
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    学习一下。
    离线chenxiaohjk
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    非常有用,谢谢!
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    只看该作者 3楼 发表于: 2017-11-14
    很棒 学习一下!
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    只看该作者 4楼 发表于: 2018-01-30
    讲的很详细
    离线jsdyf
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    学习了