首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> 讯技光电&黉论教育 -> 反射光束整形系统 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

infotek 2023-03-30 08:36

反射光束整形系统

光束传输系统(BDS.0005 v1.0) IS!]!s'EI  
LFQP ysC  
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 n]wZ7z  
xkz`is77Y@  
8GT{vW9  
'KNUPi|  
简述案例
s3gT6  
xx%*85<  
系统详情 @,q<][q  
 光源 C5#$NV99p  
- 强象散VIS激光二极管 }Ot2; T  
 元件 r P&.`m88n  
- 光束准直和整形的反射元件(例如圆柱抛物面镜) }j#c#''i  
- 具有高斯振幅调制的光阑 7(5 wP(  
 探测器 [i N}W5 m  
- 光线可视化(3D显示) t*!Q9GC_  
- 波前差探测 9uY$@7qH  
- 场分布和相位计算 %XWb|-=  
- 光束参数(M2值,发散角) J,wpY$93  
 模拟/设计 sX=_|<[  
- 光线追迹(Ray Tracing:):基本系统预览和波前差计算 S 5nri(m  
- 几何场追迹+和经典场追迹(Geometric Field Tracing Plus (GFT+) & Classic Field Tracing): / =:X,^"P  
 分析和优化整形光束质量 :U#4H;kk~j  
 元件方向的蒙特卡洛公差分析 e%&/K7I"?  
l'(7p`?  
系统说明 sMqAuhw$.  
e_CgZ  
E.rfS$<1  
模拟和设计结果 Ha/-v?E  
SNf*2~uq)  
}o#6g|"\sY  
场(强度)分布                                   优化后
数值探测器结果 {= l 9{K`~  
'd=B{7k@  
C&KH.h/N  
e? !A]2  
Z&0*\.6S~  
总结 1'[_J  
Ja#ti y  
实现和分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 9mH/xP:y  
1.模拟 n8>( m,  
使用光线追迹验证反射光束整形装置。 skn];%[v\  
2.评估 5J8U] :Y)  
应用几何场追迹+(GFT +)引擎来计算场分布和评价光束参数。 WMd5Y`y  
3.优化 N;]"_"  
利用一个具有高斯形状孔径函数的光阑和经典场追迹引擎来优化M2参数。 *4F6U  
4.分析 iOzY8M+N(  
通过应用蒙特卡罗公差来分析方向偏差的影响。 JN-wToOF  
|\/Y<_)JD  
对于复杂的光束整形装置,特别是离轴系统,可以使用VirtualLab来进行高效的模拟和分析。模拟过程中,根据情况应用不同的模拟引擎。  h48 jKL(  
'uw=)8t7  
详述案例 ?Dk&5d^d  
8DP] C9  
系统参数 s@vHU4  
oefhJM!y  
案例的内容和目标 7nAB^~)6l  
ril4*$e7^\  
在BDS.0001,BDS.0002,BDS.0003和BDS.0004案例中,研究了折射光束传输系统。 Y-Gqx  
d@-bt s&3  
U#W9]il$  
 目标是准直并对称由激光二极管发射的高斯光束。 Ks@  
 之后,研究并优化整形光束的质量。 ?4,e?S6,[  
 另外,探讨了镜像位置和倾斜偏差的影响。 48 `k"Uy   
c31k%/.  
模拟任务:反射光束整形设置 z tLP {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。 kG>d^K  
UfnjhHu  
WS?"OTH.^\  
fQ[ GN}k  
'X$2gD3c9  
<Prz>qL$  
规格:像散激光光束 m:,S1V_jl  
q'%-8t  
 由激光二极管发出的强像散高斯光束 !!4` #Z0+#  
 忽略发射区域在x和y方向可能发生的移动 b xT|  
- W5ml @  
4iiW{rh4  
QFm~wv 8:  
#sK:q&/G`  
L`Lro:E?kL  
规格:柱形抛物面反射镜
,dM}B-  
                         O%.c%)4Xo  
 有抛物面曲率的圆柱镜 CfoT$g  
 应用用锥形常数.-1来实现锥形界面 Q^qdm5}UkW  
 曲率半径等于焦距的两倍 YVMwb@|  
Q$NT>d6Q  
hqA6%Y^k  
规格:离轴抛物面圆柱镜(楔型) K(+ ~#$|-~  
O.%' 47A  
 对称抛物面镜区域用于光束的准直 Jf-4Q!  
 从VirtualLab元件目录使用离轴抛物面镜(楔型) mBC?Pg  
 离轴角决定了截切区域 4#oLf1  
gxS*rzCG  
  
规格:参数概述(12° x 46°光束) -c"nx$  
D)ZGTq`(  
   f?OFMac  
Yz?4eSa/  
光束整形装置的光路图 kDAPT_Gid  
_<`j?$P  
}6;v`1Hr  
 由于VirtualLab的相对坐标系统,则仅需设置z方向的距离。 s3sAw~++  
 因为离轴抛物面镜的位置是相对于它的焦点,那么到反射镜2的距离z必须是负的。 brk>oM;t  
^Gc#D:zU  
反射光束整形系统的3D视图 mlsM;A d2  
FvpI\%#~  
^a6c/2K  
p<w2e  
 光学元件的定位可以通过使用3D系统视图来显示。 %QW1?VVP  
 绿线表示生成的光轴,由VirtualLab的基础定位方法生成(仅仅设置了距离z和倾角)。 DdY89R 6  
/T53"+7:0  
详述案例 |#p`mc%f~\  
g q|T:  
模拟和结果 8{@0p"re@  
SLyeonM-C  
结果:3D系统光线扫描分析 [ &cCE   
 首先,应用光线追迹研究光通过光学系统。 5.KhI<[  
 使用光线追迹系统分析仪进行分析。 95 7Cr  
n2NxO0  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd {s8v0~  
<6_RWtU  
使用参数耦合来设置系统 %|&WcpQR  
1$&(ei]*:  
[YbnpI  
自由参数: r &<sSE;5  
 反射镜1后y方向的光束半径 $IZ02ZM$  
 反射镜2后的光束半径 K"%_q$[YQ  
 视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量) B:-qUuS?R  
 由于功能原理,所有系统参数(距离,焦距,直径)可以由光束参数分析计算。 j06q3N"  
 对于此计算,应用了嵌入的参数耦合功能。 q2o`.f+I  
lV4|(NQ9  
'jr\F2  
hG~TqH^} B  
sp=;i8Y 3  
'&XL|_Iq  
]kXiT Yg  
自由参数: x4$#x70?  
 反射镜1后y方向的光束半径 c7~+ 5  
 反射镜2后的光束半径 >l<`)4*H  
 视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量) %XX(x'^4  
 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。 4'Svio  
{yo<19kV@  
Fx6c*KNX3  
 如果这个例子评估20个参数,那么返回到光路图(LPD)。 S}@J4}*u["  
|@6t"P]@  
cPFs K*w  
结果:使用GFT+进行光束整形 7Nu.2qE  
it Byw1/  
P!c.!8C$  
4=BIYC"Lu  
>(>,*zP<9  
 现在,利用几何场追迹+计算生成的光束剖面。 fVb~j;  
2P`Z >_  
S!'Y:AeD&  
 由于离轴设置,光线分布显示出轻微的不对称形状。 s7"NK"  
Pv- i.  
 不过,场分布几乎是对称的(最好是使用伪色(false colors))。 RM\A$.5  
Aoi) 11>  
 产生的相位是完全平坦的,产生的波前误差: >s 5i  
,>YW7+kY  
^Z dDs8j  
XfYMv38(  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd =tkO^  
Mm&#I[:  
结果:评估光束参数 })?t:zX#*  
-2o_ L?  
U ]o  
 从生成的整形光束场分布,可以评估光束参数。 可以直接通过使用探测器界面实现。 [:CV5k~xc  
 在这个例子中,我们对光束半径,发散角和M²值感兴趣。 n<GTc{>Z  
\ 5&-U@  
z CS.P.$  
 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。 4l2/eh]Hc(  
 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) `RF0%Vm~t  
?M<q95pL  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_02_BeamShaping.lpd >}"9heF  
&U.U<  
光束质量优化 HX)oN8  
pXoD*o b  
sz"N,-<Ig  
 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。 bR\Oyd~e  
 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)。
S S)9+0$  
eYpK!9  
结果:光束质量优化 PLb[U(~  
:637MD>5lO  
8q}955Nl  
 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。 (C3:_cM5  
mqt$'_M  
iImy"$yX{  
6rP?$mn2  
 然而,光束半径是略有减少。(光束半径显示在最后一张幻灯片是由于其偏离了理想高斯。) D&dh>Pe1;  
Rj'Tu0l  
M^89]woC  
file: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_03_BeamOptimization.lpd GJ9'i-\*\  
aVE/qXB  
反射镜方向的蒙特卡洛公差 \aY<| 7zK  
Pg''>6w>  
 对于公差,在随机模式下我们使用参数运行特性。 [C0"vOTUb  
k#oe:u`<  
{%&!x;%  
 这意味着参数变化是的正态 q*^m8  
Ue?mb$ykC.  
1(diG&  
(i1q".  
Q"Pl)Q\  
 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。 Qq|c%FZ  
这意味着,波前对对齐误差很敏感。 RSTA!?K/.  
>53Hqzm&  
(g*mC7 HN  
-U BH,U  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_04_Tolerancing.run 2{6%+>jB  
Bo4MoSF}  
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) Ai*+LSG  
G'<Ie@$6l  
'}N4SrU$  
uBUT84i  
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。 j9 d^8)O,  
:#zVF[Y(2  
总结 1G}\IK1+  
s}93nv*ez  
实现并分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 TB%NHq-!  
1.模拟 Q>yO,H|  
通过使用光线追迹来验证反射光束整形设置。 ?X'l&k>  
2.研究 kTfE*We9  
为了计算场分布和评价光束参数,应用几何场追迹+(GFT+)引擎。 ?Z2_y-  
3.优化 ZWb\^N  
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。 GTocN1,Z~a  
4.分析 g@Z7f y7  
通过应用蒙特卡罗公差来分析取向偏差的影响。 E5X#9;U8E"  
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。
查看本帖完整版本: [-- 反射光束整形系统 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2025 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计