簡介

激光擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)是激光傳輸、激光加工、激光雷達(dá)及天文觀測等領(lǐng)域的核心光學(xué)組件，可按指定倍率擴(kuò)大光束直徑、壓縮發(fā)散角，保障長距離傳輸時(shí)的高平行度與高能量密度。本案例依托 OAS 光學(xué)軟件，完成激光擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)的全流程建模、仿真、優(yōu)化與性能驗(yàn)證，精準(zhǔn)量化光束傳播特性、像差水平與準(zhǔn)直性能，為工程化設(shè)計(jì)提供可靠數(shù)據(jù)支撐與優(yōu)化方向。

案例設(shè)置與操作

模型構(gòu)建

采用 OAS 軟件序列光線追跡模式，構(gòu)建擴(kuò)束準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)，由負(fù)透鏡與正透鏡組合而成，無內(nèi)部實(shí)焦點(diǎn)，適配高功率激光應(yīng)用場景。透鏡材料選用熔融石英，匹配紅外波段低吸收與高激光損傷閾值需求；表面鍍制寬帶增透膜，控制反射率，提升光能利用率。

光源與探測器設(shè)置

在軟件光源模塊中創(chuàng)建高斯光束光源，精準(zhǔn)匹配實(shí)際激光器輸出模式，設(shè)定束腰半徑、光軸方向與能量分布。于系統(tǒng)出射端設(shè)置近場光斑探測器、遠(yuǎn)場發(fā)散角探測器與波前探測器，同步采集光束直徑、發(fā)散角、能量分布及波前畸變數(shù)據(jù)，排除環(huán)境噪聲與無效信號干擾，保障結(jié)果準(zhǔn)確性。

分析優(yōu)化

執(zhí)行序列光線追跡，生成三維光路追跡圖與光束傳播動畫，直觀呈現(xiàn)擴(kuò)束、準(zhǔn)直全過程。以發(fā)散角最小化、波前誤差最優(yōu)化為目標(biāo)，啟用軟件內(nèi)置優(yōu)化算法，將透鏡曲率半徑、厚度、空氣間隙設(shè)為變量，自動校正球差、彗差等初級像差，完成多目標(biāo)迭代優(yōu)化。通過公差分析模塊，評估元件加工與裝調(diào)誤差對系統(tǒng)性能的影響，給出工程容錯(cuò)范圍。

總結(jié)

本案例借助 OAS 光學(xué)軟件完成激光擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)全流程設(shè)計(jì)與仿真，實(shí)現(xiàn)從概念建模到性能驗(yàn)證的一體化閉環(huán)，高效解決擴(kuò)束倍率、發(fā)散角控制、像差校正等關(guān)鍵問題。軟件跨尺度仿真、智能優(yōu)化與多維度分析能力，可縮短設(shè)計(jì)周期、降低實(shí)物試制成本，提升系統(tǒng)可靠性與工程適配性，為激光應(yīng)用領(lǐng)域光學(xué)系統(tǒng)研發(fā)提供高效、精準(zhǔn)的國產(chǎn)工具支撐。