ansys 激光分析的案例
Ansys Zemax | 大功率激光系統的 STOP 分析（四）
在運行代碼的過程中將顯示附加數據的狀態：
結論
我們已經成功仿真了激光光束穿過光學系統時的吸收情況，并生成了吸收通量數據的文件。該數據與完整光機系統的模型相結合，可以為 FEA 工具中的結構分析和熱分析提供輸入。在下一篇文章中，我們將演示如何使用 STAR 模塊獲得結構分析和熱分析的輸出，并導入到 OpticStudio 中。
Ansys Zemax | 大功率激光系統的 STOP 分析（五）
大功率激光器廣泛用于各種領域當中，例如激光切割、焊接、鉆孔等應用中。由于鏡頭材料的體吸收或表面膜層帶來的吸收效應，將導致在光學系統中由于激光能量吸收所產生的影響也顯而易見，大功率激光器系統帶來的激光能量加熱會降低此類光學系統的性能。為了確保焦距穩定性和激光光束的尺寸和質量，有必要對這種效應進行建模。在本系列的 5 篇文章中，我們將對激光加熱效應進行仿真，包括由于鏡頭材料溫度升高而引起的折射率變化，以及由機械應力和熱彈性效應造成的結構形變。本篇是這個系列的最后一篇內容。（聯系我們獲取文章附件）
使用 STAR 模塊分析 STOP 效應
在您的 FEA 軟件中完成結構與熱分析后，可將數據導出為一系列簡單的文本文件，以便利用 STAR 模塊導入到 OpticStudio 中。在這篇文章中，我們將演示如何執行完整的 OpticStudio 分析，以幫助您量化和了解系統光學性能的影響。有關所需 STAR 數據格式的完整詳細信息，請參閱 OpticStudio 幫助文件 STAR 選項卡> FEA 數據組>加載 FEA 數據章節。對于 Ansys Mechanical，有 ACT 擴展可用于以正確格式自動輸出數據。
在 OpticStudio 中加載和擬合 FEA 數據
1 首先，我們打開文章下載附件中的 ‘Lens-3P_D25.4_2022.zar’ 文件，這是系列文章第一篇中介紹的原始序列模式光學系統。我們將在 STAR 模塊上應用來自 FEA 工具的結構和熱數據，并評估其對名義光學系統性能的相關影響。
2 如果要加載 FEA 數據，我們點擊 STAR…FEA數據…加載FEA數據（STAR…FEA Data…Load FEA Data），瀏覽到對應數據文件位置，選擇全部相關文件，并點擊 打開（Open）。
展開 【Ansys線上直播回看】“聚焦激光”——采用Ansys Lumerical進行邊緣發射半導體激光器
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本次網絡研討會中展示如何使用Ansys Lumerical的INTERCONNECT工具中行波激光模型（TWLM）來仿真Fabry-Perot、DFB、DBR等邊射型激光器以及半導體光放大器 （SOA），還會說明增益、電荷傳輸、光傳播等參數如何使用物理仿真來模擬，并將之導入光路上的緊湊模型來描述整個激光器件。重點介紹Ansys Lumerical仿真激光用的TWLM以及MQW工具，并示范如何使用Ansys Lumerical的FDE/MODE與MQW來計算光的傳播與增益特性。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
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展開 Ansys Zemax | 大功率激光系統的STOP分析2：如何進行光機械設計準備
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Ansys Zemax | 大功率激光系統的 STOP 分析1：如何使用 OpticStudio 優化光學設置
大功率激光器廣泛用于各種領域當中，例如激光切割、焊接、鉆孔等應用中。由于鏡頭材料的體吸收或表面膜層帶來的吸收效應，將導致在光學系統中由于激光能量吸收所產生的影響也顯而易見，大功率激光器系統帶來的激光能量加熱會降低此類光學系統的性能。為了確保焦距穩定性和激光光束的尺寸和質量，有必要對這種效應進行建模。在本系列的 5 篇文章中，我們將對激光加熱效應進行仿真，包括由于鏡頭材料溫度升高而引起的折射率變化，以及由機械應力和熱彈性效應造成的結構變形。
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激光導致的熱效應
通常情況下，OpticStudio 將使用熱分析（Make Thermal）工具對熱效應進行建模。該工具可在不同溫度下設置系統的多重結構，以允許分析性能隨熱變化而引起的變化。但是，該熱分析工具有一定的局限性。首先，分析中假設在整個元件上指定的溫度是均勻的；其次，分析將僅基于材料的CTE，以線性方式模擬熱膨脹和熱收縮情況。這是一種非常簡化的方法，沒有考慮光學元件中的溫度梯度分布所導致的性能下降。此外，它也無法精確地仿真光學元件的形狀變形，相反結構變形將簡單地近似為由于加熱而導致的曲率半徑均勻平滑。
OpticStudio 的 STAR 模塊則可以完全解決這些局限性問題，它可提供一種將 FEA 分析數據結果直接集成到OpticStudio 中進行擬合的新功能，具有無與倫比的易用性和準確性。這有助于更全面地研究激光加熱效應引起的熱變形和結構變形所帶來的影響。
展開 報名 | “聚焦激光”——采用Ansys Lumerical進行邊緣發射半導體激光器仿真
在本次網絡研討會中，將展示如何使用Ansys Lumerical的INTERCONNECT工具中行波激光模型（TWLM）來仿真Fabry-Perot、DFB、DBR等邊射型激光器以及半導體光放大器 （SOA），還會說明增益、電荷傳輸、光傳播等參數如何使用物理仿真來模擬，并將之導入光路上的緊湊模型來描述整個激光器件。研討會將重點介紹Ansys Lumerical仿真激光用的TWLM以及MQW工具，并示范如何使用Ansys Lumerical的FDE/MODE與MQW來計算光的傳播與增益特性，介紹如何將物理仿真或實驗量測的結果導入TWLM來表征包含量子井增益的波導，并進行增益與激光器設計。無論您是從事電路集成的系統設計人員還是從事分立元件的激光器設計人員，本次研討會都將幫助您學習如何進行激光器的設計。歡迎報名！
展開 報名 | “聚焦激光”——采用Ansys Lumerical進行邊緣發射半導體激光器仿真
在本次網絡研討會中，將展示如何使用Ansys Lumerical的INTERCONNECT工具中行波激光模型（TWLM）來仿真Fabry-Perot、DFB、DBR等邊射型激光器以及半導體光放大器 （SOA），還會說明增益、電荷傳輸、光傳播等參數如何使用物理仿真來模擬，并將之導入光路上的緊湊模型來描述整個激光器件。研討會將重點介紹Ansys Lumerical仿真激光用的TWLM以及MQW工具，并示范如何使用Ansys Lumerical的FDE/MODE與MQW來計算光的傳播與增益特性，介紹如何將物理仿真或實驗量測的結果導入TWLM來表征包含量子井增益的波導，并進行增益與激光器設計。無論您是從事電路集成的系統設計人員還是從事分立元件的激光器設計人員，本次研討會都將幫助您學習如何進行激光器的設計。歡迎報名！
展開 激光切割機的激光清洗市場前景分析
【確能激光】國內激光清洗的市場前景分析：中國是公認的制造大國，也是全球最大的加工國家，隨著政府法規對環保行業的不斷整改，傳統的工業清洗方式已逐漸被社會所淘汰，相對于此，更清潔，且不具損傷性的激光清洗將會更受市場偏愛。
激光清洗是一項非常有發揮潛力選擇，也是逐漸改變工業環保的一項重要技術。但中國激光清洗技術的研究和設備的開發起步晚，近十年來，在中低功率激光領域發展速度較高，高功率激光領域與國外企業仍有較大差距，據資料顯示，目前我國僅占8%市場份額。
據市場研究發布數據，2018年全球激光清洗市場的價值將達到5.89億美元，到2023年預計將達到7.24億美元，CAGR為4.22％。
2018-2023全球激光清洗市場規模預測（單位：億美元）相對而言，目前歐美國家的激光清洗市場表現穩定，目前激光清洗領域應用的激光器主要以固體激光器、光纖激光器、半導體激光器居多，涵蓋了低中高功率。
激光清洗，作為一個新興的清洗方法屬于國家重點支持的高新技術領域，它與傳統的清洗法不同，是一種“綠色”清洗技術，環保零污染，對人體和環境無害。激光首先將被清洗物表面的污漬碳化，使其無法附著在金屬的表面，變成顆粒狀的物體，然后在通過激光清洗機器的洗塵裝置進行回收，絕不會造成二次污染，回收的碳化物在工作結束后，無需處理。
而且酸洗溶液容易揮發，揮發的氣體人體如果長期接觸會對人體造成一定的損傷。而激光清洗不會產生任何的粉塵和污染物，工作時無需佩戴保護設備。發展激光清洗技術對我國高端激光制造技術與裝備國際競爭力的大幅提升、經濟和社會的發展具有非常重要的戰略意義。
目前，我國的工業清洗行業正在向著國際大環境需要的方向發展，激光清洗作為一種環保可靠的清潔技術，給中國環保帶來福音。
展開 校準激光器 | RP 系列激光分析設計軟件
</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">· 當構建紅外 體激光器或光學參量振蕩器時，可見光準直激光器可以極大地幫助找到激光諧振腔的初始近似對準。</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">· 線激光可以指示紡織機將在何處切割織物、鋸將在何處撞擊某塊木頭等。</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">· 十字激光還可用于指示垂直方向，例如用于切割矩形塊。</span></p><p><br></p><p><strong>輸出功率</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">許多準直激光器具有相對較低的光功率，約為1 mW 或更低，可能屬于最低的激光安全等級1。然而，也可以使用其他裝置來發射更高的功率，例如數百毫瓦。在這種情況下，直接射到人眼的光束必須被視為危險的，并且必須相應地使用激光。</span></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><strong>激光波長和帶寬</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">許多準直激光器具有紅色輸出，僅僅是因為紅色激光二極管性能良好且價格低廉。但請注意，人眼的靈敏度對于較長的波長會急劇下降。因此，例如，發射 670 nm 的激光的可見度將比發射 635 nm 的激光低得多。兩者都明顯低于綠色激光，例如 532 nm。
展開 RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器與激光器建模
本教程介紹了光纖放大器和光纖激光器的建模。建模的目的應該是對此類設備的工作方式進行深入和定量的理解。在此基礎上，科學研究和產業發展都可以變得更有效率；與其“在黑暗中釣魚”，不如更系統地前進并產生成果。
本教程主要解釋概念和原理，而不是詳細的數學。畢竟，這是進入纖維建模領域最需要的：在你理解概念和原理之前，你很少使用復雜的方程。無論如何，如果您使用一些高級仿真軟件，例如我們的產品RP Fiber Power，您可以避免花費大量時間在復雜的細節上，例如求解某些微分方程。
在這里，我們專注于有源設備，其中包含一些激光有源光纖。我們主要考慮光在光纖中是如何被吸收或放大的，以及這些過程會導致設備的整體性能如何。我們還在研究超短脈沖放大器和鎖模激光器，其中光纖非線性和色散等附加效應會發揮作用。
教程分為以下八個部分:
01.簡介
物理建模是什么意思？模型與現實有什么關系？如何應用模型來促進光纖放大器和激光器的發展？實驗性的試錯法是一種合理的選擇嗎？
02.光通道
在這里，我們基本上根據它們的波長和傳播方向對涉及的光的不同部分進行分類。由 ASE 產生的寬帶信號和光可以用通道陣列來表示。這部分很簡單，但有些方面需要考慮清楚。
03.功率傳播或場傳播
一些計算機模型通過光纖傳播整個橫向場分布（數值光束傳播），而其他計算機模型僅傳播光功率。后一種方法通常就足夠了，并且允許更快的計算。
04.激光活性離子
激光活性離子的細節極其復雜。然而，非常簡化的模型通常足以在仿真模型中正確描述它們的行為。我們討論了這種模型需要什么樣的光譜數據。
05.放大器和激光器的連續波操作
在這里，我們討論如何為光纖放大器或激光模型中的光功率和激發密度找到自洽的解決方案。
展開 CO2激光與光纖激光切割工藝及成本分析
切割厚度>6mm的板材，光纖激光無優勢。隨著厚度的增加，CO2激光漸顯優勢，但并不明顯。圖3為不同材料的切割速度。
（a）中碳鋼 （b）不銹鋼
圖3 不同材料的切割速度
激光束在工件開始切割前，需要穿透工件。光纖激光的穿孔時間明顯要比CO2激光長。以3kW光纖激光和CO2激光為例，對于8mm的碳鋼，后者比前者少1s；10mm時，后者少2s；隨著厚度的增加，CO2激光在穿孔2000次、每次穿孔差3s計算，則每天穿孔時間差為6000s，約合1.7h。
斷面質量通常指粗糙度、垂直度。切割3mm以下厚度的鋼板時，光纖激光切割的斷面質量略差于CO2激光。隨著厚度的增加，斷面質量的差異越加明顯。切割3mm及以上的不銹鋼時，光纖激光切割的斷面呈磨砂狀，而CO2激光呈光亮。切割16mm的碳鋼，光纖激光切割斷面垂直度遠差于CO2激光，前者為0.4~0.5mm，后者為0.1mm。另外，由于光纖激光頻率低，能量密度大，在切割碳鋼小孔時，反而是個缺點，易產生過燒。CO2激光與光纖激光切割工藝比對如表1所示。
3. CO2激光切割與光纖激光切割成本分析
以切割5mm不銹鋼板為例，CO2激光與光纖激光切割工藝成本分析如表2所示。
根據上表中的數據分析，按設備年時基數3860h計算，在切割5mm不銹鋼時，CO2激光切割機的運行成本為每小時268.8元，光纖激光切割機運行成本為每小時242.7元。CO2激光和光纖激光切割速度分別按每分鐘2.5m、8.2m計算，CO2激光切割成本為每米1.79元，光纖激光切割成本為每米0.48元。
4. 綜合比較及建議
CO2激光切割和光纖激光切割都有其適用的領域。
展開 
RP 系列激光分析設計軟件 | 激光器的穩定
無源方案穩定激光
無源方案不涉及電子設備，完全基于光學效應。例如:
同步兩個人的鎖模激光器 有可能通過交叉相位調制在一個克爾介質，其中兩個激光器的腔內 脈沖相遇。
激光器的頻率可以通過穩定的參考腔的光反饋來穩定。 (這也可以被認為是使用擴展的激光諧振器，是一種復合腔)。
通過克爾介質中的交叉相位調制，兩個鎖模激光器的同步成為可能，兩個鎖模激光器的內腔脈沖在克爾介質中相遇。 激光器的光頻也可以通過注入鎖定來穩定，即從另一個激光器注入具有高穩定光頻的光束。
展開 激光切割機廠家分析激光的解決方法和產生原理
【確能激光】講解切割機設備不出光的問題解決方法，光纖激光切割機以切割速度快、切割質量好相比較于傳統的火焰切割機、等離子切割機、數控沖床有著明顯的優勢，在使用激光切割機的過程中，可能會遇到切割頭不出光的問題，一旦出現這種故障，應當及時關閉激光切割機的電源，逐步對設備進行排查，首先檢查激光電源輸入是否正常，如果有還是不出激光，則有可能是電源故障。
檢查水箱是否正常循環，查看冷水機出光信號、保護信號、控制信號是否正常。激光電源里面有異響，通常情況為電源接頭接觸不良，處理辦法重新焊接牢固，清理電源里面的灰塵。查看控制面板指示燈是否正常，檢查設備功率調整是否正確，計算機控制系統參數是否設置正確。查看激光管出光是否正常，檢查激光傳輸光路是否有短路。
激光的產生原理
有原子結構可知，電子饒核旋轉，具有不同的軌道。這些軌道稱為能級。電子處于不同能級，原子系統的能量不同。由于粒子有處于低能級的特性，平衡狀態是，低能級粒子多于高能級粒子（分布規律符合玻爾茲曼公式）。如果提供一個能源，使低能級粒子吸收能量，躍遷到高能級上，使高能級粒子數多于低能級粒子數。這就是所謂的“粒子居級數反轉”.
高能級粒子有向低能級自發躍遷的趨勢。一個電子自發躍遷一個能級差，放出一個光子，稱自發輻射。自發輻射放出的光子頻率與躍遷的能級差成正比，符合普朗克公式hv=E2-E1.此式中，h為普朗克常數；v為光子的頻率；E1、E2分別為高能級和低能級能量。此光子又激發E2能級的粒子，使E2能級的粒子受激放出頻率、相位、方向和偏振方向完全一致的光子即受輻射。
此時E2能級一粒子，產生兩個完全相同的光子，這兩個光子再去激發E2能級得到粒子就產生四個相同的光子，這種雪崩式的反應，使入射時光得到放大，使光強迅速增強。
展開 RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器與激光器建模第八部分
本教程包含以下部分：
1：簡介
2：光通道
3：功率傳播或場傳播
4：激光活性離子
5：放大器和激光器的連續波操作
6：放大和產生短脈沖
7：超短脈沖
8：使用自制軟件還是商業產品？
以下是Paschotta 博士關于光纖放大器和激光器建模教程的第 8 部分。
第 8 部分：使用自制軟件還是商業產品？
我們已經看到，擁有合適的仿真軟件對于任何建模練習的成功都至關重要，尤其是對于涉及光纖放大器和光纖激光器的情況。剩下的問題是應該嘗試構建自己的軟件還是使用商業產品。
人們可以只考慮那些可以合理預期會產生所需結果的選項。
在制作自己的軟件時，原則上您可以做任何需要做的事情；問題只是你的專業知識和你可以花費的時間是否足以到達那里。
你怎么知道商業軟件適合這項工作？
在購買用戶許可證之前通常很難確定產品是否適合該工作。許多商業軟件產品的廣告都帶有一些大膽的聲明和漂亮的圖形，但并不能告訴你太多。他們可能會為您提供試用版，但以這種方式識別軟件的限制可能相當耗時。
我們采用不同的方法：在我們的網站上免費提供非常全面的材料。這包括對軟件產品的精心編寫的描述，還包括大量案例研究和教程，例如這個。此外，我們會認真、誠實地回答人們在考慮購買許可證時可能遇到的任何問題。如果有濃厚的興趣，我還提供在線演示。這種方法省時；它允許您在短時間內確定軟件對特定工作的適用性。
我們的產品 RP Fiber Power 非常靈活，適用于非常廣泛的情況，有時由于當前的軟件限制達或其他原因不到需求必須我們也會告知，或者告知不實用。
軟件總是可能包含錯誤
你不確定軟件是否有錯誤。仔細的驗證程序至少可以將這種風險降到最低。如果您在該領域做得很好，您可能會特別確定您自己的軟件的結果是正確的，然后您當然也可以更徹底地測試其他軟件。
展開 RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器與激光器建模第三部分
對于通過放大器或激光光纖的傳播，當然需要考慮光纖中的吸收和放大，包括飽和效應。
在簡單的功率傳播就足夠的情況下，不要在數值光束傳播上浪費時間！
一般來說，數值光束傳播的計算工作量遠高于簡單的功率傳播算法，如上文所述，可以應用于具有固定橫向強度分布的情況。此外，很難在激光諧振腔中找到自洽的解決方案（模式）。例如，仿真軟件通常只提供單程傳播，但不提供激光器自洽穩態解的計算。
關于雙包層光纖，我們已經看到數值光束傳播可用于研究某些在簡化模型中會被忽略的泵浦吸收現象，假設泵浦光的強度分布固定（例如，頂帽分布） . 另一方面，數字上的努力變得更加嚴重。因此，在實踐中，必須確定所提到的現象類型是否令人感興趣。如果要研究的主要方面是在不同的領域——例如，與纖芯內的過程相關的現象——可能會決定使用簡化模型，因為泵吸收的模型不是很精確。應該記住，最好的模型不一定是最準確的模型，而是最適合完成工作的模型。
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