| 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) ST[TKL<] 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 D bi ^% Z+6WG J;wBS w%1 简述案例 tw
zV-8\ ,\&r\!= 系统详情 jLMy27Cn 光源 M1NdlAAf - 强象散VIS激光二极管 ??.aLeF& 元件 |X XO0 - 光束准直和整形的反射元件(例如圆柱抛物面镜) rloxM~7!,) - 具有高斯振幅调制的光阑 Srmr`[i 探测器 1##@'L|u - 光线可视化(3D显示) VKYljY0# - 波前差探测 i={4rZOD^ - 场分布和相位计算 8:S+*J[gSn - 光束参数(M2值,发散角) <
-W 8 模拟/设计 z<fd!g+^ - 光线追迹(Ray Tracing:):基本系统预览和波前差计算 i!UT = - 几何场追迹+和经典场追迹(Geometric Field Tracing Plus (GFT+) & Classic Field Tracing): x_<#28H! 分析和优化整形光束质量 mM?,e7Xhs 元件方向的蒙特卡洛公差分析 `5Z'8^ *3={s"a.( 系统说明 EJ<L,QH3 gk?H@b*
_](y<O^9yO 模拟和设计结果 t$VRNZ`dy UeZ(@6_:
l4taD!WD/ 场(强度)分布 优化后 数值探测器结果 tg 'g R jxm#4
r|u R!=*|?
[9 :9<#?o^ "O$WfpKX 总结 "'Gq4<&y Ce}m$k 实现和分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 a[j]fv*6 1.模拟 D'ZUbAh! 使用光线追迹验证反射光束整形装置。 }Ptv[{q]GE 2.评估 ~(tt.l# 应用几何场追迹+(GFT +)引擎来计算场分布和评价光束参数。 2g5 4<G*e 3.优化 ARnq~E@1 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。 ,+h<qBsV@ 4.分析 S[y_Ewzq 通过应用蒙特卡罗公差来分析方向偏差的影响。 nwfu@h0G @m%B>X28F 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。 @C[p? ak ZR|s]' 详述案例 u-jc8W`Zd _PC<Td>nm 系统参数 l'2vo=IQ Df2$2VU 案例的内容和目标 W;!V_-: aA>!p{/x 在BDS.0001,BDS.0002,BDS.0003和BDS.0004案例中,研究了折射光束传输系统。 wK fq'W{ \Jc}Hzug
*M`,# 目标是准直并对称由激光二极管发射的高斯光束。 ~X<$l+5 之后,研究并优化整形光束的质量。 -%>Tjo@Bn 另外,探讨了镜像位置和倾斜偏差的影响。 C-,#t5eir KX!/n`2u 模拟任务:反射光束整形设置 n[i:$! , 引入的反射光束整形装置是基于一个反射镜系统,此系统由两个抛物面圆柱反射镜镜与抛物面截面反射镜组成。焦点距离和镜子的位置取决于输入光束的发散角。 #7:ah
k[<i+C";
L:@COy o,J8n;"l
5oB#{h 4~oRcO8!Y 规格:像散激光光束 kDQE*o %Y#W#G 由激光二极管发出的强像散高斯光束 1_9Ka
V 忽略发射区域在x和y方向可能发生的移动 cR55,DR,#W &io+*
]JmE(Y1(1 Lq6nmjL
4wEkxCWp/ 2t?>0)*m 规格:柱形抛物面反射镜 apM)$ :]8A;`G} 有抛物面曲率的圆柱镜 XS&;8 PO 应用用锥形常数.-1来实现锥形界面 EUgKJ=jw 曲率半径等于焦距的两倍 /9D
mK%d Ho&f[T( d:]ZFk_* 规格:离轴抛物面圆柱镜(楔型) >8vq`,e s6;ZaU 对称抛物面镜区域用于光束的准直 wF6a*b@v 从VirtualLab元件目录使用离轴抛物面镜(楔型) .p'McCV= 离轴角决定了截切区域 *U8,Q]gS { VM^K1 规格:参数概述(12° x 46°光束) y6G6wk; c5KciTD^
r`+G9sj3U C4-%|+Q i 光束整形装置的光路图 DmB?.l- ].QzOV'
fL'Ci;.;+ 由于VirtualLab的相对坐标系统,则仅需设置z方向的距离。 \qG` ts 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。 JV!F< l[WX77bp= 反射光束整形系统的3D视图 L1@<7?@X (Nf!E[}Z
Ck/w:i@>? {[{jlG4H 光学元件的定位可以通过使用3D系统视图来显示。 Rp_ }_hL0 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)。 (CYQ>)a Tz\v.&? $ 详述案例 :V)=/mR mv/Nz? 模拟和结果 K\lu;
2j{T8F\] 结果:3D系统光线扫描分析 00Ye
]j_ 首先,应用光线追迹研究光通过光学系统。 ;__k*<+{. 使用光线追迹系统分析仪进行分析。 ?xQm_
91X^ H:16aaMn( file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd f{(D+7e} | NFDrm 使用参数耦合来设置系统 N{Pa&/V y;.5AvfD 自由参数: mGw*6kOIS 反射镜1后y方向的光束半径 hb)83mH} 反射镜2后的光束半径 H$zD k 视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量) h}oV)z6 由于功能原理,所有系统参数(距离,焦距,直径)可以由光束参数分析计算。 5'wFZ=>vMt 对于此计算,应用了嵌入的参数耦合功能。 2jxh7\zE T{'oR .g,
i>pUTT
_[ VZk;{
]<_v;Q<t p%\&M bA 自由参数: dA(+02U/. 反射镜1后y方向的光束半径 I]91{dq 反射镜2后的光束半径 MBol_#H 视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量) WBD"d<>' 基于光束发散角和直径(x和y方向)焦点,可以计算并设置反射镜的直径和距离z。 Ff[GR$m [F,s=,S'M 如果这个例子评估20个参数,那么返回到光路图(LPD)。 E@Yq2FBpnn 5~i}!n
G98f Bw 结果:使用GFT+进行光束整形 EM'#'fBZ>Y PiNf;b^9
? y[i6yN9 ng[LSB*57Y 现在,利用几何场追迹+计算生成的光束剖面。
o4B%TW ipRH.1= 由于离轴设置,光线分布显示出轻微的不对称形状。 *Oh]I|? z&.F YGq} 不过,场分布几乎是对称的(最好是使用伪色(false colors))。 <M,=(p{ L^ U.h 产生的相位是完全平坦的,产生的波前误差: [ofZ1hB4 |7miT!y8
[](] "r <;!#+|L/ file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd i%r+/D)KvG mbIHzzW> 结果:评估光束参数 W3B:)< | |