光束掃描技術
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
光束掃描技術的實例教程
焦平面陣列（Focal Plane Array，FPA）是一種不同于光學相控陣（Optical Phased Array，OPA）的全固態光束掃描技術。為解決現有FPA在可靠性、速度、功耗等方面的瓶頸問題，西北工業大學機電學院空天微納系統教育部重點實驗室使用薄膜鈮酸鋰開發出全球首款基于電光效應的焦平面陣列光束掃描芯片，實現速度和功耗性能的顯著提升。
相關工作以“Focal Plane Array Based on Thin-Film Lithium Niobate for Fast-Speed and Low-Power-Consumption Beam Steering”為題發表于《ACS Photonics》，并被選為封面論文。訊技光電科技（上海）有限公司的VirtualLab Fusion軟件為該項研究成果提供了設計及性能仿真。
研究背景
焦平面陣列（Focal Plane Array，FPA）作為一種重要的全固態光束掃描技術，通過光開關陣列控制光信號從不同位置處的光柵輻射器發射信號，經過置于其上的透鏡后產生一個和輻射器位置相關的偏轉角，從而在無可動部件的情況下實現光束掃描。現有FPA要么使用MEMS結構實現光開關陣列，要么通過熱光效應構建光開關陣列。基于MEMS結構的FPA受其內部可動機械部件的限制而存在速度有限、可靠性差等問題，基于熱光效應的FPA則具有熱光器件固有的速度慢、功耗高等問題。因此，現有熱光式焦平面陣列芯片存在可靠性低、速度慢、功耗高等問題。
為解決上述問題，西北工業大學機電學院空天微納系統教育部重點實驗室基于薄膜鈮酸鋰的電光效應研制出全球首款基于電光效應的焦平面陣列光束掃描芯片。
展開 論文作者：劉金澤，王斌斌，宮言，王建國，黎永前
焦平面陣列（Focal Plane Array，FPA）是一種不同于光學相控陣（Optical Phased Array，OPA）的全固態光束掃描技術。為解決現有FPA在可靠性、速度、功耗等方面的瓶頸問題，西北工業大學機電學院空天微納系統教育部重點實驗室使用薄膜鈮酸鋰開發出全球首款基于電光效應的焦平面陣列光束掃描芯片，實現速度和功耗性能的顯著提升。
相關工作以“Focal Plane Array Based on Thin-Film Lithium Niobate for Fast-Speed and Low-Power-Consumption Beam Steering”為題發表于《ACS Photonics》，并被選為封面論文。訊技光電科技（上海）有限公司的VirtualLab Fusion軟件為該項研究成果提供了設計及性能仿真。
研究背景
焦平面陣列（Focal Plane Array，FPA）作為一種重要的全固態光束掃描技術，通過光開關陣列控制光信號從不同位置處的光柵輻射器發射信號，經過置于其上的透鏡后產生一個和輻射器位置相關的偏轉角，從而在無可動部件的情況下實現光束掃描。現有FPA要么使用MEMS結構實現光開關陣列，要么通過熱光效應構建光開關陣列。基于MEMS結構的FPA受其內部可動機械部件的限制而存在速度有限、可靠性差等問題，基于熱光效應的FPA則具有熱光器件固有的速度慢、功耗高等問題。因此，現有熱光式焦平面陣列芯片存在可靠性低、速度慢、功耗高等問題。
為解決上述問題，西北工業大學機電學院空天微納系統教育部重點實驗室基于薄膜鈮酸鋰的電光效應研制出全球首款基于電光效應的焦平面陣列光束掃描芯片。
展開 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。
展開 引言
在現代光學技術領域，激光器輸出的高斯光束因強度分布不均導致能量利用率受限，光束整形技術作為提升光束均勻性、適配多場景應用的核心手段，已廣泛滲透激光加工、光纖通信、醫療設備、激光雷達等關鍵行業[1]。從非球面透鏡組的校正到液晶空間光調制器（LC-SLM）的動態調控，光束整形技術的迭代升級始終離不開專業光學設計軟件的支撐。Zemax作為應用廣泛的光學系統設計與仿真平臺，憑借其強大的建模能力、準確的仿真算法和全流程優化工具，成為光束整形系統研發的核心驅動力。本文結合現有學術研究成果，解析Zemax在靜態與動態光束整形技術中的應用價值。
光束整形技術
激光器輸出的高斯光束呈中心強、邊緣弱的鐘形分布，能量利用率低的短板嚴重制約其在高端應用中的表現。光束整形技術通過光學元件調控光束的振幅、相位與偏振態，將高斯光束轉換為平頂光束、環形光束等特定分布形式，從而提升能量均勻性與利用效率。根據光學元件的調控特性，該技術可分為靜態光學元件整形與動態光學元件整形兩大類，前者包括非球面透鏡組、雙折射透鏡組、衍射光學元件（DOE）、微透鏡陣列等，后者以液晶空間光調制器（LC-SLM）為核心代表。
近年來，光束整形技術的應用需求持續升級：激光加工領域需高精度平頂光束提升切割、焊接的一致性；光纖通信中需優化光束耦合效率以減少信號損耗；醫療場景要求光束能量密度適配手術需求，避免損傷健康組織；激光雷達則依賴動態光束調控提升目標探測精度。這些需求對光學系統的設計精度、仿真可靠性和迭代效率提出了嚴苛要求，而專業光學設計軟件通過一體化的設計與仿真解決方案，為這些技術挑戰提供了高效突破路徑。
靜態光學元件整形系統：
技術原理與設計要點
靜態光學元件整形系統憑借結構穩定、成本可控的優勢，在中低功率激光應用中占據主要地位。
展開 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。
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引言
在現代光學技術領域，激光器輸出的高斯光束因強度分布不均導致能量利用率受限，光束整形技術作為提升光束均勻性、適配多場景應用的核心手段，已廣泛滲透激光加工、光纖通信、醫療設備、激光雷達等關鍵行業[1]。從非球面透鏡組的校正到液晶空間光調制器（LC-SLM）的動態調控，光束整形技術的迭代升級始終離不開專業光學設計軟件的支撐。Zemax作為應用廣泛的光學系統設計與仿真平臺，憑借其強大的建模能力、
焦平面陣列（Focal Plane Array，FPA）是一種不同于光學相控陣（Optical Phased Array，OPA）的全固態光束掃描技術。
論文作者：劉金澤，王斌斌，宮言，王建國，黎永前
焦平面陣列（Focal Plane Array，FPA）是一種不同于光學相控陣（Optical Phased Array，OPA）的全固態光束掃描技術。
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
光學測量 > 干涉測量
任務/系統說明
亮點
?從光線追跡分析到快速物理光學建模的簡單轉換；
?對相干效應以及干涉圖樣的高速仿真；
具體要求：光源
具體要求：用于準直的消色差透鏡
具體要求：分束器
具體要求：參考光路反射鏡
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
通常，可以透過求解近軸波動方程來找到雷射的輸出。該方程最廣為人知的解法是理想的單模高斯光束的解法。存在依賴於給定係統對稱性的其他正交解集。1 它們可用於對高階光束模式進行建模。
在這篇Blog中，我們描述了 OpticStudio 中可用於表徵高階雷射光束的模型。定義後，此類光束可以在 OpticStudio 中使用物理光學傳播設計的任何光學系統中傳播。從具有矩形、圓形和橢圓形增益孔徑的雷射共振腔產生的光束可以使用
近日，本田公布了全新的“先進未來安全技術”，旨在通過“智能化駕駛輔助技術”和“安全·安心網聯技術”實現2050年汽車全球事故零死亡的終極目標。
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為了判斷駕駛員異常舉動的根本原因，本田動用了fMRI技術來分析司機的大腦行為，并實時推導出最合適的駕駛動作
導讀：隨著3D打印的普及，建模技術也有了飛速的發展。掃描建模是一種新型、快捷的創建3D模型的方式。但是，許多掃描儀器只能掃描沒有光反射的物體，遇到透明物體只能先噴涂一層不反光涂料，然后進行掃描。那么，真的就沒有透明材料掃描儀了么？
南極熊獲悉，德國Fraunhofer Institute應用光學與精密工程學院IOF的研究人員于2021年5月4日宣布開發了一種新的3D掃描方法，可用于反射物體
開放群：566811107（資料多，不僅限交流）
群一：836281296
群二：594368389
群三：1080606488
群四： 678357196
我的qq： 209870384有興趣的可以加我，交流模型。
六年前，2012年9月2日，開學前的最后一個周日，科幻電影《普羅米修斯》在中國的各大影院上映。在電影里面，人類乘坐“普羅米修斯”號飛船于2093年抵達LV
