概括案例

 

1.系統細節

? 光源

- 綠色激光二極管

? 元件

- 基于單掃描微鏡的激光掃描系統，例如MEMS（微機電系統）

? 探測器

- 光線可視化檢查（3D顯示）

- 場分布和相位計算

- 光束參數（M2值，發散角）

? 建模/設計

- 光線追跡：首先概覽系統性能

- 場追跡：

√ 光束傳播包含表面像差

√ 分析生成光束的形狀和質量

 

2.系統圖片

 

3.模擬和設計結果

鏡像差（由澤尼克多項式表示）：

 

 

4.總結
 

基于單掃描微鏡的激光掃描系統（例如MEMS）中的鏡像差進行建模和仿真。

1) 模擬

通過使用光線追跡方法驗證激光掃描設置

2) 建模

使用澤尼克標準界面來模擬靜態或動態形式的復雜鏡面像差

3) 分析

為了計算場分布和評價光束形狀和參數，應用經典場追跡引擎

 

復雜的系統，如基于單微鏡的激光掃描儀可以通過使用VirtualLab Fusion來模擬。此外，幾乎所有類型的表面變形都可以通過引入澤尼克像差到掃描鏡來模擬。因此，可以根據掃描的位置評估光束形狀和質量。

詳細案例
 

系統參數

 

1. 此案例的背景和目的

 

? 作為一個掃描鏡必須包含兩個掃描軸以及考慮一個更復雜的傾斜操作（傾斜的方向并不是獨立的）。

? 另外，將表面像差引入到掃描鏡，可以是靜態或動態類型。

? 因為澤尼克多項式非常適合描述幾乎所有類型的像差，它們可用于演示表面偏差。

 

2. 模擬鏡像差：澤尼克界面

 

? 為了模擬靜態或動態鏡像差，使用澤尼克界面。

? 通過使用澤尼克多項式，可以適當地插入任意相位或表面偏差。

? 多項式可以通過系數分類，例如使用Noll’s多階組合。

? 具體系數包含多項式的階數和徑向分解級次。

? 例如，系數3 1 0意味著多項式3和級數n=1，級數m=0。

? 這個定義也在VirtualLab fusion的澤尼克界面實現。

 

3. 模擬任務：LCS中的鏡像差

為了研究鏡像差，討論一個基于固定轉向鏡和一個掃描微鏡器件的激光掃描系統（例如MEMS）。

鏡像差將假定為澤尼克多項式。

 

 

? 例如，將演示彗差（7 3 1）和三葉形（9 3 3）形狀的像差。

 

4. 規格：準直激光光束

高斯光束由激光元件的單模激光二極管發射出。

 

5. 規格：2D MEMS掃描微鏡芯片

 

 

6. 激光掃描系統的光路圖

 

? 由于VirtualLab Fusion的相對定位系統，只需要確定在z方向的距離。

? 理想像差都包含在掃描鏡元件內。

 

7. 掃描操作中的鏡面傾斜

? 因為掃描微鏡的傾斜與兩軸有關，傾斜操作并不是獨立的。

? 為了計算理想掃描位置的傾斜角，必須考慮反射三維定律：

（k為歸一化波矢量，n為鏡表面法向量和歸一化因子）

? 這個向量關系可以使用VirtualLab Fusion的參數耦合功能解決。

? 因此，需要的傾斜角是由理想掃描位置自動計算得到。

 

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