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反射光束整形系统
时间:2016-11-04 21:07来源:讯技光电作者: 技术部点击:打印
光束传输系统(BDS.0005 v1.0)

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

 

简述案例
 
系统详情
光源
- 强象散VIS激光二极管
元件
- 光束准直和整形的反射元件(例如圆柱抛物面镜)
- 具有高斯振幅调制的光阑
探测器
- 光线可视化(3D显示)
- 波前差探测
- 场分布和相位计算
- 光束参数(M2值,发散角)
模拟/设计
- 光线追迹(Ray Tracing:):基本系统预览和波前差计算
- 几何场追迹+和经典场追迹(Geometric Field Tracing Plus (GFT+) & Classic Field Tracing):
分析和优化整形光束质量
元件方向的蒙特卡洛公差分析
 
系统说明
 
模拟和设计结果
 
 
场(强度)分布                                   优化后
数值探测器结果


 
总结
 
实现和分析高性能离轴和无色散反射光束整形装置。
1.模拟
使用光线追迹验证反射光束整形装置。
2.评估
应用几何场追迹+(GFT +)引擎来计算场分布和评价光束参数。
3.优化
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。
4.分析
通过应用蒙特卡罗公差来分析方向偏差的影响。
 
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。
 
详述案例
 
系统参数
 
案例的内容和目标
 
在BDS.0001,BDS.0002,BDS.0003和BDS.0004案例中,研究了折射光束传输系统。
 

 
目标是准直并对称由激光二极管发射的高斯光束。
之后,研究并优化整形光束的质量。
另外,探讨了镜像位置和倾斜偏差的影响。
 
模拟任务:反射光束整形设置
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。
 
 
 
规格:像散激光光束
 
由激光二极管发出的强像散高斯光束
忽略发射区域在x和y方向可能发生的移动
 



规格:柱形抛物面反射镜
                         
有抛物面曲率的圆柱镜
应用用锥形常数.-1来实现锥形界面
曲率半径等于焦距的两倍
 
 
规格:离轴抛物面圆柱镜(楔型)
 
对称抛物面镜区域用于光束的准直
从VirtualLab元件目录使用离轴抛物面镜(楔型)
离轴角决定了截切区域
 
  
规格:参数概述(12° x 46°光束)
 
   
 
光束整形装置的光路图
 

 
由于VirtualLab的相对坐标系统,则仅需设置z方向的距离。
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。
 
反射光束整形系统的3D视图

 
光学元件的定位可以通过使用3D系统视图来显示。
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)。
 
详述案例
 
模拟和结果
 
结果:3D系统光线扫描分析
首先,应用光线追迹研究光通过光学系统。
使用光线追迹系统分析仪进行分析。
 
file used: BDS.0005_Reflective_BeamShaper_01_RT.lpd
 
使用参数耦合来设置系统

自由参数:
反射镜1后y方向的光束半径
反射镜2后的光束半径
视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量)
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。
对于此计算,应用了嵌入的参数耦合功能。
 


 
自由参数:
反射镜1后y方向的光束半径
反射镜2后的光束半径
视场角,这决定了离轴取向(这些值保存为全局变量)
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。
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