光束準直
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
光束準直的實例教程
角錐回射器廣泛應用于精確距離測量、增強夜間可見性、激光通信、光束準直和反射實驗等場景。本案例借助 OAS 光學軟件，深入研究角錐回射器對偏振光的影響，探索其在偏振光處理領域的特性。
案例設置與操作
模型構建
在 OAS 光學軟件中，首先利用其元件庫創建角錐回射器模型。根據實際應用需求，設定角錐回射器的尺寸參數，包括反射面的邊長和角度等。同時，選擇合適的材料和反射膜參數，確保模型能夠準確反映實際器件的光學特性。接著，創建一個線偏左旋 90° 的平行光源。在軟件中精確設置光源的偏振態、波長、光束直徑等參數，使光源符合實驗要求。將光源與角錐回射器按照實際光學系統的布局進行裝配，完成整個光學模型的搭建。
參數配置
設定光線追跡的精度，確保光線在傳播過程中的每一次反射和折射都能被精確計算。選擇合適的波長范圍進行仿真，考慮到角錐回射器在不同波長下的光學性能可能存在差異，本案例選取了常見的可見光波長范圍。同時，設置光線的數量，足夠多的光線可以更全面地反映光的傳播特性，但也會增加計算量，經過權衡，確定了合適的光線數量以平衡計算精度和效率。
仿真運行與結果觀察
OAS 軟件通過光線追跡算法模擬光線在角錐回射器和光源組成的光學系統中的傳播過程。在仿真過程中，可以實時觀察光線的傳播路徑和偏振狀態變化。仿真結束后，軟件生成詳細的結果數據和可視化圖像。通過分析結果數據，獲取光線在經過角錐回射器前后的偏振態參數變化，如偏振方向、偏振度等。同時，觀察可視化圖像，直觀地了解光線的傳播軌跡和偏振狀態分布情況。
展開 對于許多光學系統來說，光束準直的程度如何，是一個基本問題，尤其是在激光應用中。 剪切干涉法是一種測試光束準直質量的簡便方法，我們在VirtualLab Fusion中進行了演示。 干涉儀中的關鍵設備是剪切板，具有高質量的平面，通常具有較小的楔角。 借助VirtualLab Fusion中的通道概念，我們可以輕松地模擬光線與剪切板之間的多種相互作用。
用剪切干涉法進行準直檢驗
我們展示了如何建立剪切干涉儀，來檢驗激光光束準直。 我們觀察到由于改變準直透鏡系統而引起的干涉條紋的變化。
界面和光柵區域的通道配置
通過VirtualLab Fusion中靈活的通道配置，用戶可以輕松控制仿真中任何界面和/或區域的響應。
可發送信息了解更多詳情: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
展開 系統說明
? 光源
— 發散的紅外激光二極管
? 組件
— 通過折射透鏡系統對發散的二極管激光光源進行準直
? 探測器
? 建模/設計
— 光線追跡：掌握系統性能并進行波前差計算
— 場追跡：激光剪切對光束質量的影響
2. 系統說明
3. 建模&設計結果
4. 總結
對于一個具有發散角的而激光激光器準直系統的性能研究，可通過：
第一步 光線追跡評價以計算波前差
第二步 場追跡評價來檢查光束剪切產生的衍射效應以及對光束質量產生的影響
應用示例詳細內容
系統參數
1. 應用實例的內容
? BDS.0001，BDS.0002以及BDS.0003主要是關于一個折射型光束傳輸系統。
? 在該示例中分析了一個準直透鏡系統。尤其對準直光學系統在孔徑處的光束切趾的影響進行了研究
? BDS.0002和BDS.0003 探究的是光的聚焦。
2. 參數：非準直入射激光束
3. 參數：準直物鏡概述
應用示例詳細內容
仿真&結果
1. 光線追擊仿真起始點
2. 光線追跡：激光束仿真
3. 利用光線追跡進行第一次系統評估
4. 光線追跡：2D方向點列圖
? VirtualLab可以為點列圖提供不同的顯示選項。
? 如，具有確定矢量方向光線的相鄰的X和Y分量(Sx,Sy)。
? 小尺寸比例說明Sz分量近似于1，因此所有光線準直性非常好。
5. 光線追跡：波前差檢測
? 專用的波前誤差檢測器可以讓你看到正比于為相差的所具有的光程差。
? 此外，探測器輸出的波前差RMS值為：～0.03λ
? 這也證明了準直的成功性。
6. 場追跡：激光束仿真
7.
展開 應用示例簡述
1.系統說明
?光源
—發散的紅外激光二極管
?組件
—通過折射透鏡系統對發散的二極管激光光源進行準直
?探測器
?建模/設計
—光線追跡：掌握系統性能并進行波前差計算
—場追跡：激光剪切對光束質量的影響
2.系統說明
3.建模&設計結果
4.總結
對于一個具有發散角的而激光激光器準直系統的性能研究，可通過：
第一步 光線追跡評價以計算波前差
第二步 場追跡評價來檢查光束剪切產生的衍射效應以及對光束質量產生的影響
應用示例詳細內容
系統參數
1.應用實例的內容
?BDS.0001，BDS.0002以及BDS.0003主要是關于一個折射型光束傳輸系統。
?在該示例中分析了一個準直透鏡系統。尤其對準直光學系統在孔徑處的光束切趾的影響進行了研究
?BDS.0002和BDS.0003 探究的是光的聚焦。
2.參數：非準直入射激光束
3.參數：準直物鏡概述
應用示例詳細內容
仿真&結果
1.光線追擊仿真起始點
2.光線追跡：激光束仿真
3.利用光線追跡進行第一次系統評估
4.光線追跡：2D方向點列圖
?VirtualLab可以為點列圖提供不同的顯示選項。
?如，具有確定矢量方向光線的相鄰的X和Y分量(Sx,Sy)。
?小尺寸比例說明Sz分量近似于1，因此所有光線準直性非常好。
展開 摘要
激光束的準直是各種光學應用的基本必要任務。 因此，對準直度的測量也很重要，而剪切干涉法經常被用于此類任務中。 在此示例中，我們演示了如何構建剪切干涉儀并將其用于測量準直。 通過改變光束準直系統(例如該示例中兩個透鏡之間的距離)，我們觀察到了來自剪切干涉儀的干涉條紋。
建模任務
擴展和準直后的波前評估
剪切干涉條紋
剪切干涉條紋
VirtualLab Fusion一瞥
VirtualLab Fusion中的工作流程?設置輸入高斯場
?基礎光源模型[教程視頻]
?從ZemaxOpticStudio?導入鏡頭系統
?從Zemax導入光學系統[用例]
?設置組件的位置和方向
?LPD II：位置和方向[教程視頻]
?設置組件的非序列通道
?非序列追跡的通道設置[用例]
?通過參數運行檢查所選參數的影響
?參數運行文檔的使用[用例]
VirtualLab Fusion技術
文件信息
展開 
光束準直的最新內容
該圖表直接地展示了當前系統輸出光束與完美準直光束的區別。
點列圖的分析結果如下：
可以看到RMS角度偏差小于0.001弧分。當然此時的衍射效應影響更大：在點列圖的設置中勾選“顯示艾里斑 (Show Airy Disc)”選項，可以看到角誤差的衍射極限為0.107弧分。
GLAD應用：體全息光柵模擬1個月前
在本例中，兩束具有一定夾角的準直光束形成了干涉圖樣。該干涉圖樣對應的強度分布被轉化為相位調制分布。從而用于模擬全息記錄介質中形成的梯度折射率分布。體全息結構一旦形成，就可以在傳輸過程中將一束入射光波逐漸轉換成形成體全息結構的另一束光波。兩束光波之間的能量傳遞轉換效率與體全息結構的厚度密切相關。若厚度很薄，則入射光波轉化為另一束的效率很低，隨著厚度逐漸增加，轉換效率也隨之增加。
準直系統中鬼像效應的研究1個月前
在這個用例中，我們分析了高Na激光二極管準直透鏡系統中這種反射的存在，我們模擬了產生的鬼像對探測場的影響(由主準直光束的干涉引起的同心環圖案和由雜散光產生的二次發散)，并確定需要在透鏡系統的關鍵表面上涂上抗反射涂層。
在這個用例中，我們分析了高Na激光二極管準直透鏡系統中這種反射的存在，我們模擬了產生的鬼像對探測場的影響(由主準直光束的干涉引起的同心環圖案和由雜散光產生的二次發散)，并確定需要在透鏡系統的關鍵表面上涂上抗反射涂層。
焦平面研究
焦點區域研究（無像散）
焦點區域研究（無像散）
文檔信息
拓展閱讀
? 物鏡對像散激光二極管光束的準直
? 激光束在高數值孔徑球面焦點區域的模擬
? 通用探測器
選擇如下參數，并調整兩次：
將表面0的厚度更改為55.718 mm（對應廠家指定的后焦距），檢查三維布局圖確認鏡頭準直后的光束：
衍射光柵
接下來，將衍射光柵插入系統。
為了進行簡化，先來看看只有兩個狹縫的光柵（俯視圖）：
已經對入射光束進行了準直，所以光束中的所有光線彼此平行。
則系統將會輸出準直光束。在針孔后40mm處放置一個虛擬面代表分色鏡。在分色鏡后40mm添加K_007物鏡。整個系統將會看起來如下圖所示：
設計鏡筒透鏡
首先新建一個文件，從 ZEBASE 把 K_007 物鏡拷貝到系統中。在物鏡最后一個元件后 40mm 處添加一個1mm 厚的玻璃平板，來模擬分色鏡對整個系統造成的偏心。
超表面計量學的光學屬性4個月前
比如，將準直光束發送到具有足夠小直徑的針孔上，以此來模擬點源，如圖2所示。但使用PSF的FWHM作為分辨率度量是有局限性的，因為像差更多地影響PSF的旁瓣，而不是中心瓣的直徑 。因此有研究建議使用調制傳遞函數（MTF）來更全面地評估分辨率，MTF 與 PSF 的傅里葉變換相關，能包含 PSF 的所有信息。
應用場景
激光擴束鏡廣泛應用于激光加工、光通信、測量與成像系統中，用于實現光束直徑放大、準直優化以及光束質量改善。其具有結構靈活、易于集成以及適應多種工作波段的優點，適合應用于各類激光光學系統。在本案例中，將在 VLU 中演示激光擴束鏡的設計過程，包括初始系統生成、評價函數定義、優化以及結果展示。
