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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) sny$[!) 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 DLD 5> usR+ZQaA P`AW8Y6o 简述案例 <ZjT4>< =hi{J
M 系统详情 ,ut7`_Fy 光源 ;.Y-e
Q, - 强象散VIS激光二极管 o^v]d7I8b 元件 l-$5CO - 光束准直和整形的反射元件(例如圆柱抛物面镜) ] ]XXcQ,A - 具有高斯振幅调制的光阑 cyBm,! 探测器 i'p6# - 光线可视化(3D显示) xiOAj"}~ - 波前差探测 <kKuis6h - 场分布和相位计算 {JQCfs - 光束参数(M2值,发散角) 6o&ZS @ 模拟/设计 }h1y^fuGi - 光线追迹(Ray Tracing:):基本系统预览和波前差计算 $V,ZH*
g - 几何场追迹+和经典场追迹(Geometric Field Tracing Plus (GFT+) & Classic Field Tracing): mv>-XJ+ 分析和优化整形光束质量 @]7s`? 元件方向的蒙特卡洛公差分析 6k`O ^j7>Ul, 系统说明 ko~D;M: /<1zzeHRSD
13fyg7^JP 模拟和设计结果 fLZ mQO xM=?ES
zE+^WeH| 场(强度)分布 优化后 数值探测器结果 M}]4tAyT c!N#nt_<
@]etW>F_
eI98J"h%? yM('!iG*/ 总结 ?-JW2 E"uT `*3;sq%` 实现和分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 Hi nJ}MF 1.模拟 ]z8Th5a?o 使用光线追迹验证反射光束整形装置。 `6<Qb= 2.评估 yVWt%o/ 应用几何场追迹+(GFT +)引擎来计算场分布和评价光束参数。 2TgS
) 3.优化 >4bWXb'S}C 利用一个具有高斯形状孔径函数的光阑和经典场追迹引擎来优化M2参数。 (dwb{+HW 4.分析 #J^ >7v 通过应用蒙特卡罗公差来分析方向偏差的影响。 o)+C4f[G4 Oj
'^Ww m 对于复杂的光束整形装置,特别是离轴系统,可以使用VirtualLab来进行高效的模拟和分析。模拟过程中,根据情况应用不同的模拟引擎。 hISYtNWjd" /0b7"Kr 详述案例 |lN=q44I
?(M$r\\ 系统参数 Y>x3`f] oiOu169] 案例的内容和目标 vI]V@il Q-J} :U 在BDS.0001,BDS.0002,BDS.0003和BDS.0004案例中,研究了折射光束传输系统。 NIHcX6Nw A3|2;4t
V`@/"Dj j 目标是准直并对称由激光二极管发射的高斯光束。 5w5"rcV 之后,研究并优化整形光束的质量。 |XmzqX% 另外,探讨了镜像位置和倾斜偏差的影响。 f9t+x+ Z i
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$/ 模拟任务:反射光束整形设置 [8>#b_> 引入的反射光束整形装置是基于一个反射镜系统,此系统由两个抛物面圆柱反射镜镜与抛物面截面反射镜组成。焦点距离和镜子的位置取决于输入光束的发散角。 5b->pc
J^!wk9q
vAjog])9s lQxEiDIL
F^&@[k7WW >7z(?nQYT^ 规格:像散激光光束 3;88a!AA! nfh<3v|kvR 由激光二极管发出的强像散高斯光束 \d3 ~kq3 忽略发射区域在x和y方向可能发生的移动 qB+OxyT& ,{_56j^d,
EqOhz II^ r{f$n
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+I2 3Xy~ap>Y 规格:柱形抛物面反射镜 5sSAH ZCA= n 有抛物面曲率的圆柱镜 }{mS" 应用用锥形常数.-1来实现锥形界面 yv: Op\;R 曲率半径等于焦距的两倍 u+c2
m /T2 v`Li
^CD?SP"i 规格:离轴抛物面圆柱镜(楔型) js!C`]1 l;@bs 对称抛物面镜区域用于光束的准直 i=&]%T6Qk 从VirtualLab元件目录使用离轴抛物面镜(楔型) /J9Or{#r 离轴角决定了截切区域 93=?^ r.c:QY$ 规格:参数概述(12° x 46°光束) ED);2*qP} )~`UDaj_
g?*D)WU .3#Xjhebvu 光束整形装置的光路图 c4zGQoeH: uX%$3k
[zSt+K; 由于VirtualLab的相对坐标系统,则仅需设置z方向的距离。 [;UI8Stw 因为离轴抛物面镜的位置是相对于它的焦点,那么到反射镜2的距离z必须是负的。 5BK3ix*L uo;m 反射光束整形系统的3D视图 W$W w/mcl+ G-,0mo
]@~%i=.7 eU.C<Tv:8 光学元件的定位可以通过使用3D系统视图来显示。 $LcMG,8%_ 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)。 xNa66A-8 $GHi9aj_P 详述案例 8"p rWAN \f=kQbM 模拟和结果 / %iS\R%ca /2MZH 结果:3D系统光线扫描分析 aj=-^iGG 首先,应用光线追迹研究光通过光学系统。 50a';!H 使用光线追迹系统分析仪进行分析。 Mb45UG#2 jy_4W!4a file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd [)il_3t BqDsf5}jpA 使用参数耦合来设置系统 oFT1d &|' NDcp 自由参数: NiQ Y3Nj 反射镜1后y方向的光束半径 t;u)_C,bmP 反射镜2后的光束半径 d[nz0LI|mk 视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量) lkC| g%f 由于功能原理,所有系统参数(距离,焦距,直径)可以由光束参数分析计算。 o)$eIu}Wg 对于此计算,应用了嵌入的参数耦合功能。 Ocn@JOg j`K0D65
w,_LC)9 \j &&o
n xR\tBv .~TI% 自由参数: jVHS1Vsei 反射镜1后y方向的光束半径 y=jZ8+M 反射镜2后的光束半径 r;E5e]w*- 视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量) =k;X}/ 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。 zMM~4?4 P#
U| 如果这个例子评估20个参数,那么返回到光路图(LPD)。 /LtbmV e)}=T0
s _H-Fm$Q 结果:使用GFT+进行光束整形 F8M};&=*1r qT&zg@m
`tcX[(` C~'.3Q6 现在,利用几何场追迹+计算生成的光束剖面。 73_-7'^mQ Xq "Es 由于离轴设置,光线分布显示出轻微的不对称形状。 [57`V&c5 .[s6PzQy 不过,场分布几乎是对称的(最好是使用伪色(false colors))。 Dtyw]|L\H GiXs`Yt| 产生的相位是完全平坦的,产生的波前误差: $ f||!g & | |