光束传输系统（BDS.0004 v1.0） jc`',o'[+ &bK$!8Z 简述案例 DA@hf
,]qX_`qF 光源 Z-!T(: E]
%-|q3 ^s - 像散光红外激光二极管 C
P v}A 元件 PdBhX - 用于准直光束的折射透镜系统 B;_3IHMO - 生成贝塞尔光束的锥透镜 Mw k_S Cy - 聚焦非球面透镜 #v wXx r 探测器 HN@)/5BY - 点列图 ?{")Wt - 聚焦区域的1D和2D研究 Wy )g449 - 焦深（DOF） }"k(kH - 光束参数 uNBhVsM6< 模拟/设计 X0TGJ,yW( - 光线追迹：初始焦点位置探测 H2cc).8 " - 场追迹：计算贝塞尔光束实际的形状和焦深 >AFpO*q" $O!<Zz 系统描述 rcT<OiYuig
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Huu<w +[`%b3N k 模拟&设计结果 0E1 )&f >L4$DKO 
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FR"^?z?}p 在此案例中，你将受益于以下所选的特性： KVy5/A/8c 焦区域分析： h h}E Dnx - 剖面线分析器 -y<uAI g - 参数运行文件 "r+<=JU>OV - HWxM探测器 h_!"CF <n 得到不同有益的信息/说明性的结果等 S}O\<6& - 光束质量：光束尺寸和形状 eO G%6C%a - 焦深 CU_06A|} - 不同2D和3D图样，显示了光束沿着光轴在焦区域传播 .x%SbG<k{ oFp&j@`k8j 总结 -- sb ;QG r%n[PK^ ( k({8C`&tK/
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，。 X_l,fu^C#$
分析贝塞尔光束在焦区域的传播。 4/|=0TC;
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。 ^ + <uHd>
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zY-m ]7Yf DUr1s]+P 详述案例 Wz]S+IpY
0 f1#T gX 系统参数 _3S{n=9 1 Y& d%AA 案例内容 hg @Jpg
jU$PO\UTk 这个应用案例演示了通过锥透镜对生成“非衍射”（“non-diffractive”）贝塞尔光束以减小焦斑尺寸并增加焦深。 P+UK@~D+G Tp13V.| 模拟任务 nj$K4_ 3>6o=7/PU - C+vmY*@ kz^G.5n T\>=o] 规格：非准直输入激光光束 ? Dm&A$r yNL71 >w4 
<9 ~qAq7^ 与BDS.0001类似
单模红外二极管激光器光源 rpmDr7G (1^(V)@ -tQ|&fl
规格：准直透镜和之后的光 i}19$x.D` 9':$!Eoq BDS.0001中的透镜
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其后的光束参数 Y$^\D' .k K~] jXo^M 规格：锥透镜对 guvQISQlY /v[- KjTj7 锥透镜对由两个相同的锥透镜组成。 \bfHGo= 张角通常是定义为逆时针。 _f`m/l
(Wn'.|^%
$/H'Dt6x 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。 q}jf&xUWzH
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"^H+A-R[ D }\`5L< 规格：非球面聚焦透镜 v |GvN|_| 从目录的非球面标签下选择一个平凸非球面透镜。 i *<,@* 模型：ALL12-25-S-U(A12-25LPX) pP @#|T _$0Ix6y,
dQ[lXV[}v 在BDS.0002中，当波长为1064nm的时候，其后焦距为22.576mm w9%gaK;
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EB#z \ Lj H] ;=R 详述案例 "{k3~epYaN hk
I$ow ( 模拟&结果 :.cX3dP@ DQ)SMqOotw 光线追迹：分析光束焦点 o;.-I[ 9h] IQDWH/ c file used: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_01_RayTracing.lpd e([&Nr8h ZLkJYZk 场追迹：计算衍射区中的场 ^?2txLv,6
RA6D dqT~ 9c 6=[3)V 几何场追迹+（GFT+）引擎在焦区域以为计算光的传输是准确的。 1 f=L8Dr 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。 H2]I__t/u 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）。
51j file used: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_02_GFT+.lpd -cK R15
F!xK#~e 场追迹：计算重建平面上的场 4Qv|Z+$i
!o@-kl "#7 i-?= 为了计算衍射区内的场，在离非球面18.5mm处，即几何区域的终结处，使用了几何场追迹虚拟屏探测器。 1jL?z6S 光作用于锥透镜的非连续性顶点会干扰了场数值的重构，因此必须使用一个光阑阻止此效应。 Z9U*SS5s, file: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_02_GFT+.lpd DB0xIP~i,? /Yh8r1^2tZ 使用场追迹计算衍射区域的光传输 Ur`v*LT}~
;Gi w7a)
k2=uP8
通过经典场追迹，运用获得的重构场以计算衍射区域的光场分布。 )oj`K,#
为了实现此目的，生成一个新的LPD，以将重构场放置在存储场元件（Stored Field Component）中。 c|7Pnx%gT
然后可以添加各种元件，如光学组件或探测器，经典场追迹为场提供了更准确的评价。 5?b9[o+ D
此LPD可以用于优化和使用自动化工具，例如参数运行（Parameter Run），通过改变到探测器距离来研究光束焦区域。 ym KdRF
U2aE:$oeYi file: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_03_FieldInFocalRegionCFT.lpd & zG= E|>I/!{u7` 在XZ-平面上研究焦区域 m[}$&i$(
nX N0~,+ 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。 G2A pm`/ y 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）。 qSQjAo4t@ 相比之下，锥透镜对在XZ-平面提供了一个光束更小的焦点。 bfJDF(=h file used: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_04_InvestiateFocalRegion.run vmoqsdZ/ K)qmJ-Gub 在YZ-平面上研究焦区域 0h7\zoZ5
={fi&j 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）。 y|p:^41Ro 相比之下，锥透镜对在YZ-平面提供了一个光束更小的焦点。 V> <P` file used: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_04_InvestiateFocalRegion.run D,hl+P{^K O^f@ g l 焦区域内的光束宽度 0`x<sjG\q
WDZEnauE 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。 '1w<<?vX? 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。 ! O5UE
xWD wg@ P file: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_05_HWHMxyAppEx0002&0004.da 8ZN J} a%AU9?/q# 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。 iz'8P-]K> 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。 >fjf]
6 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。 H`y- "L8q 
#C+0m` 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。 MB#%k#z`B 作为对比，计算处的两者的束腰和焦深在下表中列出。 D\k);BU~ 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，。 T|E ;U 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。 K9*K4'#R 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。 UpgOU. n h IITfJJ \F>
*d!^C 透镜后22.576mm处焦斑的强度 T1x$v,)8x KAe)
X_R7 file used: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_03_FieldInFocalRegionCFT.lpd
其他VirtualLab Fusion特征 mb&b = &
Dk4Wj"L S 在此案例中，你将从以下选择的特征中获益 nK:3 9D$( 焦区域分析： |BXq8Erh - 剖面线探测器 #
mzJ^V- - 参数运行文件 nBNZ@ nD - HWxM探测器 J | ILG 得到不同的信息/说明性结果等 N+r~\[N\9 - 光束质量：光束尺寸和形状 [iDa 6mcth - 焦深 N%T-Q9k - 不同2D和3D图样，显示了光束沿着光轴在焦区域传播 @p
