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VirtualLab运用:反射光束整形系统
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xunjigd
2016-11-13 21:47
VirtualLab运用:反射光束整形系统
光束传输系统(BDS.0005 v1.0)
0H6(EzN
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
$G8E 3|k
|v \_@09=
)m`<H>[Eb=
简述案例
ockTe5U
N >FKy'.gk
系统详情
j/R[<47
光源
< Wfx+F
- 强象散VIS激光二极管
1pt%Kw*@j
元件
kDEPs$^
- 光束准直和整形的反射元件(例如圆柱抛物面镜)
I;e=0!9U
- 具有高斯振幅调制的光阑
PH1p2Je
探测器
.X@FXx&
- 光线可视化(3D显示)
^A!Qc=#z}
- 波前差探测
d;zai]]
- 场分布和相位计算
&+cEV6vb+
- 光束参数(M2值,发散角)
@Ws*Q TlV
模拟/设计
3vuivU.3
- 光线追迹(Ray Tracing:):基本系统预览和波前差计算
.n#@$ nGZ
- 几何场追迹+和经典场追迹(Geometric Field Tracing Plus (GFT+) & Classic Field Tracing):
1Yq?X:
分析和优化整形光束质量
A#Iyb){Y
元件方向的蒙特卡洛公差分析
C>-aIz!y
-K q5i
系统说明
FKIw!m ~
:yRo3c
/35R u}c
模拟和设计结果
0rOfrTNOz%
igIRSN}h
wfNk=)^$
场(强度)分布 优化后
数值探测器结果
qs1 ?IYD
24E}<N,g
x}_]A$nV
% W=b?:
Sx708`/Ep
总结
|uX,5Q#6
W?qmp|YD
实现和分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。
$CY~5A `l9
1.模拟
mR&H9NG
使用光线追迹验证反射光束整形装置。
G~Hzec{#tg
2.评估
4[;X{ !
应用几何场追迹+(GFT +)引擎来计算场分布和评价光束参数。
=7w\ 7-.m
3.优化
/.3}aj;6
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。
}j^i}^Du,
4.分析
S4'
通过应用蒙特卡罗公差来分析方向偏差的影响。
! ='rc-E
}RzWJ@QD<
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。
SW*"\X;
OHeT,@(mh
详述案例
E8pB;\Z(
MXw hxk#E
系统参数
v{(^1cX
]Bcp;D
案例的内容和目标
oE+R3[D?r
U>cV|
在BDS.0001,BDS.0002,BDS.0003和BDS.0004案例中,研究了折射光束传输系统。
{ vKLAxc
4(|cG7>9-
=osv3>&q
目标是准直并对称由激光二极管发射的高斯光束。
-n=^U
之后,研究并优化整形光束的质量。
#pb92kA'
另外,探讨了镜像位置和倾斜偏差的影响。
A Y*e@nk\
<g1hxfKx5
模拟任务:反射光束整形设置
%+j8["VEC
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。
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gu0j.XS^
VtnRgdJ
V8rx#H~
规格:像散激光光束
0vtt"f)Y[
v*r7Zz6l
由激光二极管发出的强像散高斯光束
=T(6#"
忽略发射区域在x和y方向可能发生的移动
E7.2T^o;M
Y&S24aql
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V!lZ\)
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规格:柱形抛物面反射镜
)/pU.Z/
MCS8y+QK
有抛物面曲率的圆柱镜
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应用用锥形常数.-1来实现锥形界面
^G4Py<s
曲率半径等于焦距的两倍
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j6Yy6X]
BQ=PW|[
规格:离轴抛物面圆柱镜(楔型)
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JT3-AAi[Z
对称抛物面镜区域用于光束的准直
In18_bc
从VirtualLab元件目录使用离轴抛物面镜(楔型)
\P.I)n`8 y
离轴角决定了截切区域
1guJG_;z
9QDFEYG
规格:参数概述(12° x 46°光束)
\/: {)T~
[R=yF ~-
\Ta"}TF8
~8GF Q ph
光束整形装置的光路图
IF44F3(V4
/H8g(
+kzo*zW$L
由于VirtualLab的相对坐标系统,则仅需设置z方向的距离。
;1%-8f:lW
因为离轴抛物面镜的位置是相对于它的焦点,那么到反射镜2的距离z必须是负的。
U)E(`{p]
sg$rzT-S4
反射光束整形系统的3D视图
7R6ry(6N
R)QC)U
.P[ _<8
S/9DtXQ
光学元件的定位可以通过使用3D系统视图来显示。
-'t)=YJ
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)。
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G+X Sfr
详述案例
n=y[CKS
[_1G@S6Ex
模拟和结果
dwDcR,z?a
b:tob0TB
结果:3D系统光线扫描分析
G#d{,3Gq1
首先,应用光线追迹研究光通过光学系统。
umt.Um.m2
使用光线追迹系统分析仪进行分析。
1Cv-
j)<IRD^
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd
;#vKi0V7
&Low/Y'.jJ
使用参数耦合来设置系统
KG|n
]x(e&fyHB
自由参数:
P:k>aHnW
反射镜1后y方向的光束半径
PIdikA
反射镜2后的光束半径
Hn5|B 3vN
视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量)
`f*Q$Ulqx
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。
^j31S*f&:
对于此计算,应用了嵌入的参数耦合功能。
G 8g<>d{j
$W!!wN=B
*>n;SuT_
tt0f-:#
j g8fU
, udTvI
自由参数:
ABD)}n=%c
反射镜1后y方向的光束半径
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反射镜2后的光束半径
B0dQ@Hq*
视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量)
o<COm9)i
基于光束发散角和直径(x和y方向)焦点,可以计算并设置反射镜的直径和距离z。
pe] A5\4c
C71qPb|$R
如果这个例子评估20个参数,那么返回到光路图(LPD)。
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