光束传输系统（BDS.0004 v1.0） pMJK?- ) i^hgs`hvU 简述案例 <3]Qrjl
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Gp6|0:2,L~ 光源 b.Wf*I?
6@ `'} - 像散光红外激光二极管 VeT\I.K[ 元件 "f'pa&oHi - 用于准直光束的折射透镜系统 jU
K0?S> - 生成贝塞尔光束的锥透镜 'W0?XaEk- - 聚焦非球面透镜 ~i&Lc 7Xl 探测器 fG;(&Dx - 点列图 S (;3gQ77 - 聚焦区域的1D和2D研究 D FvLCGkDk - 焦深（DOF） Mk- C&#' - 光束参数 H}KJd5A7 模拟/设计 Vj.5b0/( - 光线追迹：初始焦点位置探测 0M e *X - 场追迹：计算贝塞尔光束实际的形状和焦深 d9/YW#tm tmAc=?|Wa 系统描述 CfFNk "0{
71G Lqn? ;jb+ x5t 模拟&设计结果 +*OY%;dQ7@ lH_S*FDa 
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n1Ag o3NM 在此案例中，你将受益于以下所选的特性： muSQFIvt 焦区域分析： P<iS7 Ys + - 剖面线分析器 ,^JP0Vc* - 参数运行文件 VN=S&iBa/ - HWxM探测器 GvQ|+vC 得到不同有益的信息/说明性的结果等 sePOW#| - 光束质量：光束尺寸和形状 $;<h<#_n; - 焦深 z_XI,u} - 不同2D和3D图样，显示了光束沿着光轴在焦区域传播 &HKrmFgX{ Jt4T)c9 总结 Zxw>|eKI>D /wIev1Z!Y Q}!U4!{i|p
在这个例子中，它表明了如何通过一对锥透镜来减小焦斑尺寸以及增加焦深，。 38P_wf~ \
分析贝塞尔光束在焦区域的传播。 ?k4O)?28
VirtualLab 能够进行对特殊的元件，如锥透镜生成的光束，能够进行物理光学，如光束的轮廓和聚焦分析。 5utMZ>%w_#
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i>bFQ1Rdx e=nEx Y 详述案例 7M: 0%n$
'Mjbvh4 系统参数 k07 JMS? AR\1w' 案例内容 CORNN8=k
&l ibC>a [ 这个应用案例演示了通过锥透镜对生成“非衍射”（“non-diffractive”）贝塞尔光束以减小焦斑尺寸并增加焦深。 /Ny/%[cu BY:
cSqAW 模拟任务 .ao'o,|vE jr" ~ ]4@z.1Mr -W>zON|l FE1dr_i 规格：非准直输入激光光束 ,)+O.Lf7&. g DnG!i+ 
6<A \U/ 与BDS.0001类似
单模红外二极管激光器光源 ee&QZVL> ,<zZKR_ De|@}@
规格：准直透镜和之后的光 "z^Ysvw&~ d; @Kz^ BDS.0001中的透镜
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其后的光束参数 \`x'r$CV />\.zuAr& 规格：锥透镜对 <2y~7h: >'^l>FPc 锥透镜对由两个相同的锥透镜组成。 ; ,*U,eV 张角通常是定义为逆时针。 *cTN5 S>
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63K 第二个锥透镜沿光轴放置，并平行于第一个锥透镜，两者的相对距离为20.3672mm。张角为+20°。因此锥透镜对起到类似一个1.0扩束起的作用。 L.!:nu]rV
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D4[5}NYU gzzPPd,hd 规格：非球面聚焦透镜 `Pl=%DR 从目录的非球面标签下选择一个平凸非球面透镜。 >C_! }~ 模型：ALL12-25-S-U(A12-25LPX) !0`ZK-nA6 aI|)m8 >)X
wlKpHd* 在BDS.0002中，当波长为1064nm的时候，其后焦距为22.576mm w _eu@R:u@
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cFzyE* _F^|n}Qbj 详述案例 $K<jmEC@< sut j
G`m 模拟&结果 "_'9KBd! xKsn);].` 光线追迹：分析光束焦点 9
J5Z'd_ ]2zx}D 4f file used: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_01_RayTracing.lpd !9iVe7V u[ 2R>= 场追迹：计算衍射区中的场 k1-?2kf"{
2%vw C]A -lSm:O@' 几何场追迹+（GFT+）引擎在焦区域以为计算光的传输是准确的。 w/G5I )G 实际上，由于几何方法在衍射区域是无效的，则当光束传输受衍射效应影响的时候，必须停止使用GEF+。而在受衍射影响的位置（场重构处）需要使用一种更合适的传输技术。 pS%,wjb&P 使用经典场追迹技术可以将此处的重建光场传播到焦区域（=衍射区）。 4KybN file used: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_02_GFT+.lpd |hp_X>Uv'
Ev0V\tl>0 场追迹：计算重建平面上的场 a3Es7R+S
`j=CzZ*em? N.eSf 为了计算衍射区内的场，在离非球面18.5mm处，即几何区域的终结处，使用了几何场追迹虚拟屏探测器。 "
I`YJEv 光作用于锥透镜的非连续性顶点会干扰了场数值的重构，因此必须使用一个光阑阻止此效应。 ~,':PUkiV file: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_02_GFT+.lpd ^r ;}6 ew?UHV 使用场追迹计算衍射区域的光传输 FIU( 2
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*+p'CfsSka
通过经典场追迹，运用获得的重构场以计算衍射区域的光场分布。 b@,=;Y)O
为了实现此目的，生成一个新的LPD，以将重构场放置在存储场元件（Stored Field Component）中。 _,F wt
然后可以添加各种元件，如光学组件或探测器，经典场追迹为场提供了更准确的评价。 uc7np]Z
此LPD可以用于优化和使用自动化工具，例如参数运行（Parameter Run），通过改变到探测器距离来研究光束焦区域。 zi*D8!_C
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eI BB file: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_03_FieldInFocalRegionCFT.lpd =Z-.4\ 3 >+oQxml6nI 在XZ-平面上研究焦区域 k )){1O
&V gjd> 先前的LPD是用来执行一个参数运行，为了改变焦点和重建平面之间的距离——从3.8mm到4.3mm（对应于从22.3mm和22.8mm之间的一个非球面距离）以来研究焦区域。 8 -8=
\ 两图都显示了焦区域内沿x-轴的光强分布（上图为BDS.004，下图为BDS.002）。 -JwH^*Ad 相比之下，锥透镜对在XZ-平面提供了一个光束更小的焦点。 M;Vx[s,#, file used: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_04_InvestiateFocalRegion.run XTW/3pB <B u*: O 在YZ-平面上研究焦区域 "t_ ] Qu6 +oQ@E<)H 两图都显示了焦区域内沿y-轴的光强分布（上图为BDS.004，下图为BDS.002）。 3'&]v6| 相比之下，锥透镜对在YZ-平面提供了一个光束更小的焦点。 uF(- h~ file used: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_04_InvestiateFocalRegion.run uvA}7L{UO E) z g, 7Y 焦区域内的光束宽度 =~aJ]T}(
&] z2=\^e 为了对焦区域的光束进行一个更详细的评估，分别计算了包含（BDS.0004）和不包含（BDS.0002）锥透镜对光学系统焦区域光束的半高宽（HWHM），并使用了高斯TEM00模式进行对比，如下图所示。 O Zt 'ovY 通过使用锥透镜对，可以很明显的看出聚焦光斑尺寸和聚焦深度得到了明显的提高。 2N)vEUyDV
9pjk3a file: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_05_HWHMxyAppEx0002&0004.da m?B@VDZ o_G.J4 V 理论上，锥透镜产生理想的贝塞尔光束。这些光束有在焦区域内沿着一定的具有距离“非衍射”的特性。 U}Hmzb 因此，与相似光束尺寸高斯光束相比，贝塞尔光束在焦区域内有更高的焦深和较小的发散角。 Q_uv.\*z_ 为了对比焦深，将其定义为距离，即束腰（定义为HWHM）与因子√2的乘积。 89 (k<m 
]U xx_1$, 为了比较焦深，计算了高斯TEM00模以作为参考，所有光束的焦面上，其光束束腰与贝塞尔光束束腰类似。 $k!@e M/R 作为对比，计算处的两者的束腰和焦深在下表中列出。 S%%>&^5 请注意，由于进入锥透镜的光束是一种像差和像散高斯光束，则最终生成的光束不可能是理想贝塞尔光束，。 ;UP w;' 有趣的是，通过使用锥透镜对，光束的像散特性在焦区域得到了明显的提升。这可以在光束y剖面的参数上看出来。 i1G}m Yz_ 此外，相比于有相似束腰的高斯光束，生成的贝塞尔光束的焦深增加了4倍。 oN _% oc NU
6P W
BiBtU 透镜后22.576mm处焦斑的强度 [|F.*06SK 2,_BO6
!d file used: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_03_FieldInFocalRegionCFT.lpd
其他VirtualLab Fusion特征
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ied<1[~S 在此案例中，你将从以下选择的特征中获益 ruE.0V I@ 焦区域分析： J-,T^W v - 剖面线探测器 : wn
