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    离线xunjigd
     
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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) 8Y0"Cejq  
    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 9jN)I(^D6  
    <R%;~){  
    O20M[_S  
    简述案例 a$"ib  
    Eh-n  
    系统详情 4`Q3v4fOF  
    光源 x}U8zt)yD3  
    - 强象散VIS激光二极管 tNsPB6 Z  
     元件 `28};B>  
    - 光束准直和整形的反射元件(例如圆柱抛物面镜) ve ~05mg  
    - 具有高斯振幅调制的光阑 RH}A  
     探测器 DjU9 uZT  
    - 光线可视化(3D显示) J};z85B  
    - 波前差探测 d=,%= @  
    - 场分布和相位计算 2,lqsd:xM  
    - 光束参数(M2值,发散角) LG~S8u  
     模拟/设计 ZpUCfS)|&  
    - 光线追迹(Ray Tracing:):基本系统预览和波前差计算 v+jsC`m  
    - 几何场追迹+和经典场追迹(Geometric Field Tracing Plus (GFT+) & Classic Field Tracing): g8!wb{8?s  
     分析和优化整形光束质量 <Sz52Suh>  
     元件方向的蒙特卡洛公差分析 )}TLC 2%  
    h._nK\  
    系统说明 t_ksvWUo  
    Q'k\8'x  
    `/Nm 2K  
    模拟和设计结果 ;> m"x  
    L< zD<M  
    USN8N (  
    场(强度)分布                                   优化后
    数值探测器结果 7_2kDDW0  
    jjJ2>3avY  
    fN"( mW>!  
    SXao|{?O  
    ZVeaTK4_ t  
    总结 64-#}3zL  
    $3Z-)m  
    实现和分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 @!&}}"<  
    1.模拟 9Pw0m=4  
    使用光线追迹验证反射光束整形装置。 j@Yi`a(sdm  
    2.评估 E;21?`x5  
    应用几何场追迹+(GFT +)引擎来计算场分布和评价光束参数。 4tSv{B/}  
    3.优化 /ywD{*  
    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。 [~:-&  
    4.分析 2,aPr:]  
    通过应用蒙特卡罗公差来分析方向偏差的影响。 y~IuPc  
    g%u&Zkevx  
    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。 RzhWD^bB  
    H3{GmV8  
    详述案例 K78rg/`  
    CF|]e:  
    系统参数 DF6c|  
    m]*Bx%-1c  
    案例的内容和目标 $D31Q[p=+  
    8A{_GH{:  
    在BDS.0001,BDS.0002,BDS.0003和BDS.0004案例中,研究了折射光束传输系统。 cI]WrI2CQa  
    eMRar<)+#*  
    c*d 9'}E  
     目标是准直并对称由激光二极管发射的高斯光束。 _2btfY1U  
     之后,研究并优化整形光束的质量。 %3HVFhl  
     另外,探讨了镜像位置和倾斜偏差的影响。 Z ,^9 Z  
    ]nhr+;of/-  
    模拟任务:反射光束整形设置 K ~44i  
    引入的反射光束整形装置是基于一个反射镜系统,此系统由两个抛物面圆柱反射镜镜与抛物面截面反射镜组成。焦点距离和镜子的位置取决于输入光束的发散角。 VL9-NfeqR  
    H A}f,),G  
    Oi"a:bCU  
    "m{,~'x  
    U|G|l|Bl  
    +h2eqNr  
    规格:像散激光光束 1_$xSrwcF  
    PX|=(:(k  
     由激光二极管发出的强像散高斯光束 +!f=jg06  
     忽略发射区域在x和y方向可能发生的移动 M5T9JWbN  
    F_xbwa*=  
    "o& E2#  
    ,:+d g(\r  
    6.t',LTB  
    */ G<!W  
    规格:柱形抛物面反射镜 BQ^H? jo  
                             Khh0*S8.K  
     有抛物面曲率的圆柱镜 |%~+2m  
     应用用锥形常数.-1来实现锥形界面 EL3|u64GO  
     曲率半径等于焦距的两倍 B7\k< Nit0  
    `P Xz  
    4[ryKPa,  
    规格:离轴抛物面圆柱镜(楔型) PiFD^w  
    E^w:KC2@  
     对称抛物面镜区域用于光束的准直 y80ykGPT\&  
     从VirtualLab元件目录使用离轴抛物面镜(楔型) R];Ox e  
     离轴角决定了截切区域 1exl0]-  
    Bh&Ew   
      
    规格:参数概述(12° x 46°光束) \yrisp#`  
    X\p,%hk \  
       (2?G:+C 7  
    k {-  
    光束整形装置的光路图 {F&-7u0  
    xr0haN\p"  
    9*6]&:fm  
     由于VirtualLab的相对坐标系统,则仅需设置z方向的距离。 pIW I  
     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。 UDf9FnG}L  
    iE0ab,OF  
    反射光束整形系统的3D视图 n(~\l#o@  
    G0n'KB  
    WS& kx~oQ  
    c41: !u^  
    光学元件的定位可以通过使用3D系统视图来显示。 /8@m<CW2Y  
     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)。 bIt=v)%$  
    OPpjuIRv  
    详述案例 W{XkV Ke1a  
    %/kyT%1  
    模拟和结果 vUC!fIG  
    - ~O'vLG  
    结果:3D系统光线扫描分析 {#IPf0O  
     首先,应用光线追迹研究光通过光学系统 NV4g~+n  
     使用光线追迹系统分析仪进行分析。 S)He$B$pp  
    6]Q3Yz^h  
    file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd ]43[6Im  
    #s5 pz8v  
    使用参数耦合来设置系统 {>0V[c[~  
    Y^$HrI(vq  
    自由参数: 3E} An%  
     反射镜1后y方向的光束半径 9?+9UlJ7K  
     反射镜2后的光束半径 %;`>`j5  
     视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量) 4{9d#[KW  
     由于功能原理,所有系统参数(距离,焦距,直径)可以由光束参数分析计算。 %R_{1GrL'c  
     对于此计算,应用了嵌入的参数耦合功能。 b|^I<7  
    Al)$An-  
    lD;'tqaC  
    " oy\_1|  
    ~#M d"3  
    crA :I"I  
    自由参数: lp&!lb`  
     反射镜1后y方向的光束半径 h?@G$%2  
     反射镜2后的光束半径 mXjgs8 s  
     视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量) 8uG0^h}  
     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。 Y5A~E#zw  
    l52a\/  
     如果这个例子评估20个参数,那么返回到光路图(LPD)。 t[.W$1=  
    >AD =31lq  
    }|8*sk#[  
    结果:使用GFT+进行光束整形 g+q@i{Yn  
    .I?@o8'x  
    A,i()R'I  
    lXrD!1F  
     现在,利用几何场追迹+计算生成的光束剖面。 lpQP"%q  
    P1 +"v*  
     由于离轴设置,光线分布显示出轻微的不对称形状。 7r{qJ7$%  
    74vmt<Q  
     不过,场分布几乎是对称的(最好是使用伪色(false colors))。 7-iIay1h"  
    -@%%*YI>  
     产生的相位是完全平坦的,产生的波前误差: y<r}"TAf-  
    W|Ldu;#  
    Wz=OSH7"f  
    #JNy  
    file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd "mj^+u-  
    G^h_ YjR`*  
    结果:评估光束参数 T@+ClZi  
    i1*C{Lf;%)  
     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。 \&|CM8A  
     在这个例子中,我们对光束半径,发散角和M2值感兴趣。 MB$a82bY  
    f>iuHR*EXB  
    2PC5^Ni/9@  
     整形光束在x和y方向上显示了一个几乎相同的半径。 发散角大约是4urad。 Vb6K:ZnF  
     M2值明显高于1。(与理想高斯光束相比,高M2值是由光束偏离引起的) 4^Qi2[w  
    ^KHLBSc:  
    file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_02_BeamShaping.lpd n`5WXpz4;  
    g,lY ut  
    光束质量优化 k'13f,o}  
    aPIr_7e  
     通常,使用合适的高斯调制光阑以用于优化M2值。 因此,我们使用测量的半径作为腰束半径(消除发散角)来生成一个高斯光束。 HFh /$VM  
     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)。
    ")\aJ8  
    L=A\ J^%  
    结果:光束质量优化 tjzA)/T,4  
    ~@M7&%]  
     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。 $+VgDe5{S  
    XoL[ r67Z  
    04-Z vp2  
    N=fz/CD)I  
     然而,光束半径是略有减少。(光束半径显示在最后一张幻灯片是由于其偏离了理想高斯。) d.}}s$Q  
    mUwUs~PjA  
    X\A]"su  
    file: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_03_BeamOptimization.lpd 3ut_Bt\  
    ZJXqCo7O  
    反射镜方向的蒙特卡洛公差 }brr ) )  
    ,?=KgG1i  
     对于公差,在随机模式下我们使用参数运行特性。 *FPg#a+  
    JLW$+62  
     这意味着参数变化是的正态 oS!/|#m n  
    ~{QEL2  
    /RF%1!M K  
       RjtC:H&XZ  
     对于这个例子,假设每个反射镜都有±0.1°的角度偏差(绝对的方向)。 由于这个偏差,整形光束的波前差明显增加。 ]7<m1Lg  
    这意味着,波前对对齐误差很敏感。 i7v/A&Rc  
    "Z9^}  
    &q>h *w4O  
    &wGg6$  
    file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_04_Tolerancing.run m.1 46  
    a-Y6w5  
    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) M7 p8^NL  
    aJQXJ,>Lv  
    Ar~{= X  
    &!#2ZJ}{  
    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。 KZ\dB;W< |  
    S~&\o\"5  
    总结 =tq7z =k  
    7,su f }=  
    实现并分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 o[{&!t  
    1.模拟 /$*; >4=>f  
    通过使用光线追迹来验证反射光束整形设置。 t'Htx1#Zc[  
    2.研究 7jR7  
    为了计算场分布和评价光束参数,应用几何场追迹+(GFT+)引擎。 :~r#LRgc  
    3.优化 [Y oa"K  
    通过使用显示出高斯整形孔径函数和经典场追迹引擎来优化M2参数。 Ns~ g+C9  
    4.分析 5=.7\#D  
    通过应用蒙特卡罗公差来分析取向偏差的影响。 % &+|==-  
    可以使用VirtualLab Fusion非常有效地模拟和分析复杂的光束整形装置,尤其是离轴系统。为此,根据情况应用不同的模拟引擎。 8!6<p[_  
    g5<ZS3tQ  
    参考文献 }!knU3J  
    [1]M. Serkan, H. Kirkici, and H. Cetinkaya, “Off-axis mirror based optical system design for circularization, collimation, and expansion of elliptical laser beams”, Appl. Optics 46, No. 22, 5489-5499 (2007). _DrnL}9I7  
    B{4"$Mi  
    进一步阅读 w*2^/zh  
    j,ZW[*M  
    进一步阅读 -g$O OJB6  
     获得入门视频 Yoe les-  
    - 介绍光路图 * S{\#s  
    - 介绍参数运行 QS%,7'EG  
     关于案例的文档 &0i71!Oy  
    - BDS.0001: Collimation of Diode Laser Beam by Objective Lens m^Rd Iy)  
    - BDS.0002: Focus Investigation behind Aspherical Lens o] S`+ZcV  
    - BDS.0003: Optimization of a Lens Doublet for Laser Beam Focusing (Z'WR  
    - 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
    在线jsdyf
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    学习了