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2021-11-12 09:36 |
通过使用锥透镜对生成贝塞尔光束以优化焦斑大小和焦深
光束传输系统(BDS.0004 v1.0) 4/e-E^ \H!ECTI 简述案例 4=9To|U* (`>RwooE 光源 BQ2EDy=}6 -n?}L#4%8 - 像散光红外激光二极管 x JQde 4 元件 (Eq0 |"cj - 用于准直光束的折射透镜系统 iov55jT~l@ - 生成贝塞尔光束的锥透镜 p6$ QTx
- 聚焦非球面透镜 {0+gPTp 探测器 TL ;2,@H` - 点列图 "2o,XF - 聚焦区域的1D和2D研究 dq%7A=- - 焦深(DOF) %3M(!X:[ - 光束参数 1a;Le8 模拟/设计 vz</|s - 光线追迹:初始焦点位置探测 ^a4 y+! - 场追迹:计算贝塞尔光束实际的形状和焦深 9&q<6TZ z &~ QQZ]q6 系统描述 6q RZ#MC JEL=,0J /-TJtR4> 模拟&设计结果 $`W.9 vE0Ty9OH"]
TMj(y{2 其他VirtualLab Fusion特征 x48Y#"' D *R F._ 在此案例中,你将受益于以下所选的特性: dVmI.A'nbp 焦区域分析: Ml1yk)3G - 剖面线分析器 55)!cw4 - 参数运行文件 Va/LMw - HWxM探测器 <"Z]S^>$
得到不同有益的信息/说明性的结果等 [8l;X: - 光束质量:光束尺寸和形状 `d2}>
- 焦深 KY9sa/xO - 不同2D和3D图样,显示了光束沿着光轴在焦区域传播 P/5bNK! pRe, B'& 总结 ( >zXapb2 4vq,W_n.hQ +h_'hz&HlS 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,。 #m{K 分析贝塞尔光束在焦区域的传播。 p(in.Xz 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。 {|=
8wB Wly-z$\ 1A"h!;0
s.&ewf\ 详述案例 ^=D=fX"8% gVjI1{WTK 系统参数 q[`)A?Ae iK8aj)%Q@ 案例内容 [ &RZ& "PK\;#[W| 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。 ac%%*HN, [ R1S+i 模拟任务 6AV@O ":E
7#9 ig:,: KN S^'?sfq Jy?s'tc 规格:非准直输入激光光束 xtMN<4#E h^h,4H\r
flDe*F^ 与BDS.0001类似 RO"c+|Py 单模红外二极管激光器光源 5RCQ<1 %tEjf
3 q'~?azg: 规格:准直透镜和之后的光 u~FXO[b 0PO'9#
BDS.0001中的透镜 ?JO x9;` 其后的光束参数 }w .[ZeP g BfYm 规格:锥透镜对 9,wd,,ta X-&t!0O4}` 锥透镜对由两个相同的锥透镜组成。 |:Gz9u + 张角通常是定义为逆时针。 rKEi1b M&o@~z0
qDZ?iTHQq 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。 #ky]@vyO vHSX3\(
nTxeV% TD:NL4dm 规格:非球面聚焦透镜 AB<|iJC 从目录的非球面标签下选择一个平凸非球面透镜。 K0$8t%Z. 模型:ALL12-25-S-U(A12-25LPX) / 4{6` V)#se"GV
tj/X7| 在BDS.0002中,当波长为1064nm的时候,其后焦距为22.576mm 4#Wczk-b B@g 0QgA
Y^DS~CrM 6U[`CGL66 详述案例 ;BzbWvBo h.CbOI%Q 模拟&结果 R&}"En`$s jf25Ky~ 光线追迹:分析光束焦点 pJ35M <y#-I%ed file used: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_01_RayTracing.lpd Ks
8 6)63Yp( 场追迹:计算衍射区中的场 h?E[28QB C-!!1-Eq?: ^UI{U1N~Bz 几何场追迹+(GFT+)引擎在焦区域以为计算光的传输是准确的。 kSx^Uu* 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。 pleLdGq 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)。 c"`o V! m file used: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_02_GFT+.lpd i}teY{pyc `B6~KZ 场追迹:计算重建平面上的场 e~C5{XEE 9}p>=' Za68V/Vj 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。 :xOne<@ 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。 QHOA__? file: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_02_GFT+.lpd c\"t+/Z 'p<lfT 使用场追迹计算衍射区域的光传输 "FA&Qm0 KwGk8$ U '.Iz*%" 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。 >i^8K U 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。 ):"Z7~j= 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。 ?+#|h;M8 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。 qxS=8#-`( rg Gm[SL*< file: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_03_FieldInFocalRegionCFT.lpd ~ [L4,q NIZN}DnP 在XZ-平面上研究焦区域 .B2?%2S O.61-rp 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。 ]D(!ua5|x` 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)。 thG;~W 相比之下,锥透镜对在XZ-平面提供了一个光束更小的焦点。 t^eWFX file used: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_04_InvestiateFocalRegion.run hBb&-/ V1y" 在YZ-平面上研究焦区域 5(BB`) g<C_3ap/ 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)。 O ?`=<W/R 相比之下,锥透镜对在YZ-平面提供了一个光束更小的焦点。 A+3, y<j\ file used: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_04_InvestiateFocalRegion.run ZlaU+Y(_[ pxm{?eBz 焦区域内的光束宽度 R@*mMWW, 0($@9k4!/ 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。 M "QT(u+ 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。 tQ!p<Q=
$) @J J,$? file: BDS.0004_OptimizeFocalBeamSize_05_HWHMxyAppEx0002&0004.da
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