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光束传输系统（BDS.0005 v1.0） Pof]9qE-y  
e61e|hoX\  
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 # ;3v4P  
*aaK_=w  
`m+o^!SGe  
f)#rBAkt  
简述案例 ~A$y-Dt'  
m4~>n(  
系统详情 8ZL9>"%l  
 光源 4RyQ^vL  
- 强象散VIS激光二极管 >\4"k4d}  
 元件 >#[,OU}N  
- 光束准直和整形的反射元件（例如圆柱抛物面镜） -a\[`JHi  
- 具有高斯振幅调制的光阑 %ki^XB86  
 探测器 _?rL7oTv  
- 光线可视化（3D显示）  SodYb  
- 波前差探测 S\<nCkE^  
- 场分布和相位计算 8'|
_O  
- 光束参数（M2值，发散角） hA:RVeS{  
 模拟/设计 X]+z:!  
- 光线追迹（Ray Tracing:）：基本系统预览和波前差计算 w tSX(LNY  
- 几何场追迹+和经典场追迹（Geometric Field Tracing Plus (GFT+) & Classic Field Tracing）： 4D=^24f`0  
 分析和优化整形光束质量 WlW7b.2.  
 元件方向的蒙特卡洛公差分析 %Rm`+  
uRCZGg&V?#  
系统说明 0f9*=c  
5-2#H?:U  
pKNrEq  
模拟和设计结果 7&w$@zs87  
P TMJ.;  
数值探测器结果 D/&nEMp6  
|*v w(  
7 V3r!y  
QA=mD^A  
&e)V!o@wJV  
总结 xua E\*m  
bvF-F$n%F  
实现和分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 #,CK;h9jy!  
1.模拟 {n 4W3  
使用光线追迹验证反射光束整形装置。 w42=tN+B  
2.评估 IutU~%wv  
应用几何场追迹+(GFT +)引擎来计算场分布和评价光束参数。 )SzgMbF6  
3.优化 >SHP,><H/  
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。 pKkBAr,  
4.分析 D]'/5]~z<  
通过应用蒙特卡罗公差来分析方向偏差的影响。 U#
g,XJ  
Jk}Dj0o  
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。 |3P dlIbO  
&`I7
aP|  
详述案例 TxP8&!d  
4_W*LG~2s  
系统参数 t7 +U!  
2P,{`O1]  
案例的内容和目标 }NY! z^  
WPDi)UX  
在BDS.0001，BDS.0002，BDS.0003和BDS.0004案例中，研究了折射光束传输系统。 EYSBC",  
;.{J>Q/U,  
 目标是准直并对称由激光二极管发射的高斯光束。 ]S7>=S  
 之后，研究并优化整形光束的质量。 ^*'fDP*  
 另外，探讨了镜像位置和倾斜偏差的影响。 cP^c}e*;NS  
Ctx{rf_~  
模拟任务：反射光束整形设置 0S#T}ITm4Z  
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。 w`
X0^<Fv  
89P'WFOFK  
CZDWEM}   
g=e~YM85  
L XHDX  
8;$zD]{D1  
规格：像散激光光束 C`["4  
)
7  M  
 由激光二极管发出的强像散高斯光束 TpRI+*\  
 忽略发射区域在x和y方向可能发生的移动 p-kug]qX  
e/R$Sfj
]  
|-`-zo4z  
1otE:bi  
",pd 9  
FZ5 Ad&".@  
规格：柱形抛物面反射镜 K;*B$2Z#k  
                         |*B9{/;4  
 有抛物面曲率的圆柱镜 Y*
0j/91  
 应用用锥形常数.-1来实现锥形界面 "
L+NN|
 
 曲率半径等于焦距的两倍 =y0h\<[  
kE854Ej  
,:xses*7  
规格：离轴抛物面圆柱镜（楔型） @dc4v_9  
[z,6K=  
 对称抛物面镜区域用于光束的准直 Q.g44>  
 从VirtualLab元件目录使用离轴抛物面镜（楔型） GP0}I@>?  
 离轴角决定了截切区域 ^_t7{z%sA[  
O{Y*a )"  
规格：参数概述（12° x 46°光束） q"VC#97`  
TJUYd9O4[  
   7`
HKa@  
-u~AY#*  
光束整形装置的光路图 {w mP  
Y2W{?<99  
 由于VirtualLab的相对坐标系统，则仅需设置z方向的距离。 IgEVz^W?h  
 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。 (l}nwyh5  
(p(-
E  
反射光束整形系统的3D视图 ,U.|+i{  
5`)
[FCQ  
LF ;gdF%@  
nU/x,W[}  
 光学元件的定位可以通过使用3D系统视图来显示。 A'suZpL  
 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）。 grE'ySX0  
(r/))I9^  
详述案例 Q|7;Zsd:  
H](TSt<Q"  
模拟和结果 ntn ~=oL  
Id{Ix(O  
结果：3D系统光线扫描分析 uOJso2Mx  
 首先，应用光线追迹研究光通过光学系统。 3u oIYY  
 使用光线追迹系统分析仪进行分析。 z'}z4^35,  
3w
8v.J8q  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd : 2A\X' @  
O +Xu?W]  
使用参数耦合来设置系统 +kx#"L:  
H(DI /"N  
S7B?[SPrN[  
自由参数： {4r }jH  
 反射镜1后y方向的光束半径 9PG3cCr?  
 反射镜2后的光束半径 s:JQV  
 视场角，这决定了离轴取向（这些值保存为全局变量） 8*EqG5OP  
 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。 ?tkd5kE  
 对于此计算，应用了嵌入的参数耦合功能。 JnS@}m  
!BR@"%hx  
< ;fI*km  
,EH^3ODD  
FrhI[D  
RpzW-  
JPq' C$  
自由参数： HjT-5>I7f  
 反射镜1后y方向的光束半径 M<xF4L3]  
 反射镜2后的光束半径 Tz{-L%*#  
 视场角，这决定了离轴取向（这些值保存为全局变量） xd!GRJ<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。 wj\kx\+  
v d
Pb-z4  
z`!f'I--!  
 如果这个例子评估20个参数，那么返回到光路图（LPD）。 >
(Fy6m  
s\.\z[1  
in2m/q?  
结果：使用GFT+进行光束整形 `Gh#2U  
'e8O \FOf  
90">l^HX=  
s$xm  
?{r-z3@ N  
 现在，利用几何场追迹+计算生成的光束剖面。 1(qL),F;  
q}hHoSG]=  
XyD*V;.E  
 由于离轴设置，光线分布显示出轻微的不对称形状。 a>egH og  
,j%f
eC3  
 不过，场分布几乎是对称的（最好是使用伪色（false colors））。 ;& zBNj  
gqDSHFm:  
 产生的相位是完全平坦的，产生的波前误差： BCt>P?,UO  
[q~3$mjQ  
gNSsT])  
-qpe;=g&f  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd uwu`ms7z 2  
p;)@R$*  
结果：评估光束参数 uOb}R   
u=ZZ;%Rvd  
Duq.`XO  
 从生成的整形光束场分布，可以评估光束参数。 可以直接通过使用探测器界面实现。 YRU#/TP  
 在这个例子中，我们对光束半径，发散角和M2值感兴趣。 S~V?Qe@&Z  
TeH_DVxj  
U8n=Ro  
 整形光束在x和y方向上显示了一个几乎相同的半径。 发散角大约是4urad。  Qo+Y  
 M2值明显高于1。（与理想高斯光束相比，高M2值是由光束偏离引起的） IaGF{O3.  
vn^*  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_02_BeamShaping.lpd 9KMtPBZ  
,m;G:3}48  
光束质量优化 z/|tsVK  
V(OD^GU  
_q`f5*Z[  
 通常，使用合适的高斯调制光阑以用于优化M2值。 因此，我们使用测量的半径作为腰束半径（消除发散角）来生成一个高斯光束。 -{Fy@$!  
 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）。 $#FA/+<&$  
*zWf8X  
结果：光束质量优化 7QHrb'c  
Y{2L[5_1  
:@J.!dokF  
 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。 HQ^:5XH  
wZ/b;%I!  
La\|Bwx  
i 8:^1rHp)  
 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。） \0z<@)r+AJ  
$rH}2  
=p&uQ6.i+  
file: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_03_BeamOptimization.lpd WR}<^ax  
n(jrK9]  
反射镜方向的蒙特卡洛公差 ;%4N@Z  
Sxcp [g;  
 对于公差，在随机模式下我们使用参数运行特性。 k9iB-=X?4s  
t8t+wi!  
9~}.f1z  
 这意味着参数变化是的正态 n4 J*04K  
Fy^MI*}BZ  
t#=FFQOt  
]Yt,|CPe2  
?xtP\~  
 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。 |%fM*F^7/  
这意味着，波前对对齐误差很敏感。 DTCOhUIV  
<[tU.nh  
-qJO6OM  
{Zf 9} !qF  
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_04_Tolerancing.run ihopQb+k^m  
|\SwZTr  
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） _[S<Cb*1  
{GS$7n  
myDcr|j-a  
zE]h]$oi  
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。 7aeyddpM  
(r"2XXR  
总结 O8 5)^  
'~[JV>5  
实现并分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。 w7yz4_:x^  
1.模拟 $'Qv {  
通过使用光线追迹来验证反射光束整形设置。 Pa */&WeB  
2.研究 :PQvt/-'(D  
为了计算场分布和评价光束参数，应用几何场追迹+（GFT+）引擎。 _rvO#h  
3.优化 2Z*^)ZQB  
通过使用显示出高斯整形孔径函数和经典场追迹引擎来优化M2参数。 @tPptB  
4.分析 <6!/B[!O=  
通过应用蒙特卡罗公差来分析取向偏差的影响。 ^"EK:|Y4%K  
可以使用VirtualLab Fusion非常有效地模拟和分析复杂的光束整形装置，尤其是离轴系统。为此，根据情况应用不同的模拟引擎。 #~6au6LMC  
SJ8|~,vL  
参考文献 BVv{:m{w  
[1]M. Serkan, H. Kirkici, and H. Cetinkaya, “Off-axis mirror based optical system design for circularization, collimation, and expansion of elliptical laser beams”, Appl. Optics 46, No. 22, 5489-5499 (2007). YF<U'EVU-  
YCo qe,5  
进一步阅读 =J^FV_1rJ  
;7N~d TBQ  
进一步阅读 0R}F(tjw  
 获得入门视频 0 LIRi%N5*  
- 介绍光路图 qruv^#_l  
- 介绍参数运行 Ep1p>s^  
 关于案例的文档 w*B4>FYg  
- BDS.0001: Collimation of Diode Laser Beam by Objective Lens tz/NR/[  
- BDS.0002: Focus Investigation behind Aspherical Lens YB"=eld  
- BDS.0003: Optimization of a Lens Doublet for Laser Beam Focusing OQh4MN#$  
- BDS.0004: Focal Beam Size Reduction by Generating a Bessel Beam using Axicon Pair mI-9=6T_  
& _mp!&5XV  
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QQ：2987619807