激光束的案例
基于zemax的折疊光路的激光擴束系統設計
激光擴束系統是激光干涉儀、激光測距儀、激光雷達等諸多儀器設備的重要組成部分，其光學系統多采用通過倒置的望遠系統，來實現對激光的擴束，其主要作用是壓縮激光束的空間發散角，使擴束后的激光束口徑滿足其他系統的要求。
激光器發出的光束直徑很細小，通常只有零點幾到幾毫米，激光束的這些特性在某些方面是很有用的。然而在一些應用領域中需要的確是寬光束，如激光全息、光信息處理、激光照明、激光測距等。例如在激光干涉儀的應用中，它要照射比激光束口徑大得多的被測物體，然后通過光束的干涉來實現測量。又如在激光的全息應用中，它要照射比激光束口徑大得多的全息記錄介質，以實現信息的記錄和重現。因此需要使用激光擴束系統來實現激光束的準直擴束。
本文設計的是一種帶折疊光路的激光擴束系統，可以有效節省系統空間。
設計要求：EPD=10mm、f2/f1=10、波長1064nm、輸入輸出均為準直光、系統總長<450mm、使用兩個平面鏡折疊光路、波前差、。
設計步驟
1、 系統參數設定
孔徑類型選擇入瞳直徑，孔徑值輸入10，；波長選擇ND：YAG，或者直接輸入1.064，其它保持系統默認。
2、 建立系統結構
在鏡頭數據編輯器中輸入如下初始結構數值。
設置變量優化初始結構。
查看布局圖和標準點列圖。
添加反射鏡，第一塊反射鏡X傾斜-90°，第二塊反射鏡X傾斜90°。
設置雙膠合透鏡，使光路平行出射。
進一步優化結構參數，此時針對平行光優化評價函數要選擇波前。
查看3D布局圖和波前圖。
3、 控制系統總長
打開評價函數編輯器，插入空行，并改為OPLT來控制總長，設置如下。
最后再根據需求修改鏡片尺寸等參數。
如果有相關需要,歡迎通過公眾號"320科技工作室"和我們聯絡
展開 VirtualLab Fusion應用：Ince-Gaussian光束產生渦旋陣列激光束的觀測
在本文件中，按照Chu等人[Opt.Express 16，19934-19949（2008）]的步驟，使用Dove棱鏡嵌入非平衡馬赫-曾德爾干涉儀來模擬基于Ince-Gaussian模式的渦旋陣列激光束的產生。所提出的干涉測量裝置產生的渦旋陣列激光束在傳播過程中，也通過聚焦，保持其光束輪廓。因此，所提出的渦旋陣列激光束在二維陣列形式的光鑷和原子阱中具有巨大的應用前景。
任務描述
在VirtualLab Fusion中建立系統
系統構建塊-光源
系統構建塊-組件和檢測器
渦旋陣列激光束產生的模擬
光源中使用不同模態階數生成渦旋陣列
橢圓度參數對渦流陣列方向圖的影響
小結-系統光路圖
VirtualLab Fusion的工作流程
· 設置輸入場
-基本光源模型[教程視頻]
-Ince-Gaussian模式[使用案例]
· 使用曲面構造真實組件
· 定義零部件的位置和方向
-LPD II：位置和方向[教程視頻]
· 為非序列追跡正確設置通道
-非序列追跡通道設置[使用案例]
VirtualLab Fusion 技術
展開 VirtualLab Fusion應用：Ince-Gaussian光束產生渦旋陣列激光束的觀測
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任務描述
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系統構建塊-組件和檢測器
渦旋陣列激光束產生的模擬
光源中使用不同模態階數生成渦旋陣列
橢圓度參數對渦流陣列方向圖的影響
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VirtualLab Fusion應用：Ince-Gaussian光束產生渦旋陣列激光束的觀測
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在本文件中，按照Chu等人[Opt.Express 16，19934-19949（2008）]的步驟，使用Dove棱鏡嵌入非平衡馬赫-曾德爾干涉儀來模擬基于Ince-Gaussian模式的渦旋陣列激光束的產生。所提出的干涉測量裝置產生的渦旋陣列激光束在傳播過程中，也通過聚焦，保持其光束輪廓。因此，所提出的渦旋陣列激光束在二維陣列形式的光鑷和原子阱中具有巨大的應用前景。
VirtualLab Fusion應用：Ince-Gaussian光束產生渦旋陣列激光束的觀測
在本文件中，按照Chu等人[Opt.Express 16，19934-19949（2008）]的步驟，使用Dove棱鏡嵌入非平衡馬赫-曾德爾干涉儀來模擬基于Ince-Gaussian模式的渦旋陣列激光束的產生。所提出的干涉測量裝置產生的渦旋陣列激光束在傳播過程中，也通過聚焦，保持其光束輪廓。因此，所提出的渦旋陣列激光束在二維陣列形式的光鑷和原子阱中具有巨大的應用前景。
基于Zemax平臺的激光擴束系統的設計
設計一個在波長λ =0.6382μm下操作的激光擴束器，光束輸入直徑為5mm，輸出直徑為25mm，輸入輸出均為準直光。系統總長不超過250mm.在實際的使用過程中,希望鏡頭的擴束效果比較好,所以在激光擴束后,波前差的PTV值小于λ/10.
對于激光擴束鏡，有兩種經典的結構，一種是開普勒型，一種是伽利略型。開普勒型在中間有個聚焦點，伽利略型卻沒有。對于激光擴束鏡而言，優先使用伽利略型。
設計步驟
1.系統設定
設置入瞳直徑5mm，無焦像空間。
零度視場
0.6328um波長
2. 建立初始結構
依據下圖的LDE 表鍵入各surface 的相關值
查看初始結構的波前差，初始結構的波前差有234的波長.
優化結構
將鏡片曲率和厚度設置成變量
打開merit function，在第1 行中把operand type 改為TTHI ,用來讀取系統總裁。在本設計中，要求總長小于250，第2行operand type 改為OPLT來控制總長。第3行operand type 改為reay，輸出直徑為25mm，在srf#中鍵入6，目標值設為12.5mm，表示在surface 中要控制他的ray height。
優化后，PTV值為0.0757波長。滿足設計要求
最后，如果有Zemax仿真相關需求，歡迎通過微信公眾號聯系我們。
微信公眾號：320科技工作室。
展開 VirtualLab運用：激光束傳輸系統設計——超越光線追跡
VirtualLab Fusion 軟件能夠設計用于激光光束整形和傳導的透鏡和反射鏡系統。
折射透鏡和反射鏡系統的設計是激光光束控制的基礎，如：
?準直
?聚焦
?光束傳導
?激光掃描儀
?橫向光束整形
VirtualLab Fusion軟件能夠對使用光線追跡方法設計的激光系統的性能進行進一步的提升。可通過參數優化和蒙特卡羅公差技術，并結合經典場追跡模擬引擎（其考慮了衍射和偏振的物理光學效應）來實現。
用于發散激光二極管聚焦的折射型激光束傳輸系統。利用VirtualLab Fusion軟件可對系統進行仿真和優化
VirtualLab Fusion 軟件的特點
?參數優化
?蒙特卡洛公差分析
?真實激光源建模
?倒置光束整形設計
?折衍混合光學組合
?結合光線追跡和快而準確的物理光學以進行系統仿真
?易于使用的定位概念
試用版軟件及應用實例
想要獲取更多的信息？請發送郵件至support@infotek.com.cn 與我們聯系，或者使用VirtualLab Fusion 軟件試用版來運行我們的應用案例以考試您的體驗。
展開 SYNOPSYS?光學設計軟件--球面激光束整形器
SYNOPSYS?光學設計軟件--球面激光束整形器
概述
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激光整形器
檢查能量密度或光通量均勻性的三種方法：
– FLUX
– FLUX像差
– DPROP
設置工作目錄
選擇Dbook工作目錄
參考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》第15章
激光整形器
激光器的輸出具有高斯強度分布，這是非均勻的，并且對于某些應用，人們希望使其均勻。激光整形器使其均勻。
設計激光整形器有多種方法：
·對于具有球形表面的簡單透鏡，它需要以重新分布光的方式平衡相當大量的球差，降低光束中心的能量密度，同時增加邊緣附近的能量密度，同時保持波前像差在掌握之中。
·使用非球面表面更容易，其中人們可以更好地控制要引入的像差量，并且如果使用衍射光學元件也更容易。
展開 高功率激光擴束難控像差？OAS軟件搞定系統性能優化
簡介
激光擴束準直系統是激光傳輸、激光加工、激光雷達及天文觀測等領域的核心光學組件，可按指定倍率擴大光束直徑、壓縮發散角，保障長距離傳輸時的高平行度與高能量密度。本案例依托 OAS 光學軟件，完成激光擴束準直系統的全流程建模、仿真、優化與性能驗證，精準量化光束傳播特性、像差水平與準直性能，為工程化設計提供可靠數據支撐與優化方向。
案例設置與操作
模型構建
采用 OAS 軟件序列光線追跡模式，構建擴束準直結構，由負透鏡與正透鏡組合而成，無內部實焦點，適配高功率激光應用場景。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。
光源與探測器設置
在軟件光源模塊中創建高斯光束光源，精準匹配實際激光器輸出模式，設定束腰半徑、光軸方向與能量分布。于系統出射端設置近場光斑探測器、遠場發散角探測器與波前探測器，同步采集光束直徑、發散角、能量分布及波前畸變數據，排除環境噪聲與無效信號干擾，保障結果準確性。
分析優化
執行序列光線追跡，生成三維光路追跡圖與光束傳播動畫，直觀呈現擴束、準直全過程。以發散角最小化、波前誤差最優化為目標，啟用軟件內置優化算法，將透鏡曲率半徑、厚度、空氣間隙設為變量，自動校正球差、彗差等初級像差，完成多目標迭代優化。通過公差分析模塊，評估元件加工與裝調誤差對系統性能的影響，給出工程容錯范圍。
總結
本案例借助 OAS 光學軟件完成激光擴束準直系統全流程設計與仿真，實現從概念建模到性能驗證的一體化閉環，高效解決擴束倍率、發散角控制、像差校正等關鍵問題。軟件跨尺度仿真、智能優化與多維度分析能力，可縮短設計周期、降低實物試制成本，提升系統可靠性與工程適配性，為激光應用領域光學系統研發提供高效、精準的國產工具支撐。
展開 
使用空間濾波器進行激光束“清理”
獲得良好的光束質量對于許多激光應用都很重要，而獲得良好光束質量的典型實驗方法是空間濾波。 在空間濾波系統中，將針孔放置在中間焦平面（即傅立葉平面）上，以消除不想要的空間頻率分量。為了對這類系統進行建模，我們必須考慮到來自針孔的衍射和激光束的衍射特性。在此示例中，我們演示了空間濾波的效果。
摘要
VirtualLab：使用空間濾波器進行激光束“清理”
摘要
獲得良好的光束質量對于許多激光應用都很重要，而獲得良好光束質量的典型實驗方法是空間濾波。在空間濾波系統中，將針孔放置在中間焦平面（即傅立葉平面）上，以消除不想要的空間頻率分量。為了對這類系統進行建模，我們必須考慮到來自針孔的衍射和激光束的衍射特性。在此示例中，我們演示了空間濾波的效果。
建模任務
直徑為7.5μm的空間濾波器
直徑為5.0μm的空間濾波器
直徑為2.5μm的空間濾波器
輸出光束輪廓和功率比較
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion工作流程
?設置輸入高斯場
?基本光源模型[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]
?正確設置傅立葉變換
VirtualLab Fusion技術
文件信息
更多閱覽
- Pinhole Modeling in a Low-Fresnel-Number System
- Automatic Selection of Fourier Transform Techniques in Free-Space Propagation Operator
展開 激光焊、攪拌焊、電子束焊、摩擦焊....不學習就被淘汰了！
01 激光焊接
激光焊接：
激光輻射加熱待加工表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復頻率等激光參數，使工件熔化，形成特定的熔池。
▲對焊接件進行點焊固定
▲進行連續激光焊接
激光焊接可以采用連續或脈沖激光束加以實現，激光焊接的原理可分為熱傳導型焊接和激光深熔焊接。
功率密度小于10~10 W/cm為熱傳導焊，此時熔深淺、焊接速度慢；
功率密度大于10~10 W/cm時，金屬表面受熱作用下凹成"孔穴"，形成深熔焊，具有焊接速度快、深寬比大的特點。
激光焊接技術廣泛被應運在汽車、輪船、飛機、高鐵等高精制造領域，給人們的生活質量帶來了重大提升，更是引領家電行業進入了精工時代。
特別是在大眾汽車創造的42米無縫焊接技術，大大提高了車身整體性和穩定性之后，家電領頭企業海爾集團隆重推出首款采用激光無縫焊接技術生產的洗衣機，先進的激光技術可以為人民的生活帶來巨大的改變。
02 激光復合焊接
激光復合焊接是激光束焊接與MIG焊接技術相結合，獲得最佳焊接效果，快速和焊縫搭橋能力，是當前最先進的焊接方法。
激光復合焊的優點是：速度快，熱變形小，熱影響區域小，并且確保了焊縫的金屬結構與機械屬性。
激光復合焊除了汽車薄板結構件的焊接，還適用于很多其它應用。例如將這項技術應用于混凝土泵和移動式起重機臂架的生產，這些工藝需對高強度鋼進行加工，傳統技術往往會因為需要其它輔助工藝（如預熱）而導致成本的增加。
展開 使用空間濾波器進行激光束“清理”
摘要
獲得良好的光束質量對于許多激光應用都很重要，而獲得良好光束質量的典型實驗方法是空間濾波。 在空間濾波系統中，將針孔放置在中間焦平面（即傅立葉平面）上，以消除不想要的空間頻率分量。為了對這類系統進行建模，我們必須考慮到來自針孔的衍射和激光束的衍射特性。在此示例中，我們演示了空間濾波的效果。
建模任務
直徑為7.5μm的空間濾波器
直徑為5.0μm的空間濾波器
直徑為2.5μm的空間濾波器
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