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激光導星無焦系統的分析與設計 在VirtualLab Fusion中，我們演示了如何分析無焦系統以生成激光導星，并進一步優化系統以控制人造星的大小。 示例中的傅里葉變換設置 傅立葉變換是VirtualLab Fusion中最基本的技術之一，它連接了空間域和空間頻域。

激光導星無焦系統的分析與設計 在VirtualLab Fusion中，我們演示了如何分析無焦系統以生成激光導星，并進一步優化系統以控制人造星的大小。 示例中的傅里葉變換設置 傅立葉變換是VirtualLab Fusion中最基本的技術之一，它連接了空間域和空間頻域。

摘要 在天文望遠鏡中，經常使用激光導星來校正大氣畸變。這種人造恒星圖像通常由高功率激光束在幾十公里之外拍攝。為了精確設計產生甚至控制激光導星大小的光學系統，必須考慮激光束的衍射效應。在這個例子中，我們展示如何分析和設計一個激光導星的無焦系統。

在天文望遠鏡中，經常使用激光導星來校正大氣畸變。這種人造恒星圖像通常由高功率激光束在幾十公里之外拍攝。為了精確設計產生甚至控制激光導星大小的光學系統，必須考慮激光束的衍射效應。在這個例子中，我們展示如何分析和設計一個激光導星的無焦系統。

在這個例子中，我們展示如何分析和設計一個激光導星的無焦系統。

建模任務 #1-簡單的無焦系統 激光無焦系統分析 簡單無焦系統設計w0?=?0.25?mm（固定） 簡單無焦系統設計w0?=1.5mm（固定） 簡單無焦系統設計w0?=1.5mm（固定） 設計任務#2–具有散焦的無焦系統 具有散焦的無焦系統設計

摘要對于天文望遠鏡，激光引導星通常用于校正大氣畸變。這種人造恒星圖像通常由高功率激光束在幾十公里之外拍攝。為了精確地設計光學系統以產生和控制激光引導星的尺寸，必須考慮激光束的衍射效應。在本例中，分析了這種系統的經典設計。然后，通過考慮衍射效應并在系統中包括散焦或腰移，可以進一步減小幾何光學優化給出的最小光斑尺寸。

摘要對于天文望遠鏡，激光引導星通常用于校正大氣畸變。這種人造恒星圖像通常由高功率激光束在幾十公里之外拍攝。為了精確地設計光學系統以產生和控制激光引導星的尺寸，必須考慮激光束的衍射效應。在本例中，分析了這種系統的經典設計。然后，通過考慮衍射效應并在系統中包括散焦或腰移，可以進一步減小幾何光學優化給出的最小光斑尺寸。

摘要 對于天文望遠鏡，激光引導星通常用于校正大氣畸變。這種人造恒星圖像通常由高功率激光束在幾十公里之外拍攝。為了精確地設計光學系統以產生和控制激光引導星的尺寸，必須考慮激光束的衍射效應。在本例中，分析了這種系統的經典設計。然后，通過考慮衍射效應并在系統中包括散焦或腰移，可以進一步減小幾何光學優化給出的最小光斑尺寸。

激光導星的無焦系統利用快速物理光學軟件VirtualLab Fusion，我們演示了用于生成激光引導星的無焦系統的分析，并進一步優化了系統以控制人造恒星的大小。

利用快速物理光學軟件VirtualLab Fusion，我們演示了用于生成激光引導星的無焦系統的分析，并進一步優化了系統以控制人造恒星的大小。

另外兩種模式的默認評價函數也有所不同：在聚焦系統中評價光斑半徑，而在無焦系統中評價角分布。波前差在兩種模式下都可以使用，其參考波前是球面還是平面取決于系統使用的是聚焦模式或是無焦模式。在本文中我們將設計兩個簡單系統：激光擴束系統，一個完全的無焦系統；以及柱面系統，它在其中一個方向上是聚焦系統而在另外一個方向上是無焦系統。

注意：雖然本設計并非掃描共焦顯微鏡，但示例文件中包含的一組用于設計掃描共焦顯微鏡的激光準直元件，可以作為將本系統改為掃描共焦顯微鏡系統的參考范本。設計激光聚焦準直系統我們需先在序列模式中設計激光聚焦準直系統，示例系統的激光參數如下： 首先創建聚焦系統元件的表面，材料可以選擇任意一種玻璃。僅把表面曲率作為變量，將玻璃材料求解類型設置為替換。

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。這種電光式FPA在保證可靠性的同時，相比現有FPA在速度、功耗上的性能至少提升了2個數量級。這一結果有望推動FPA在自由空間光通信及遠距離激光雷達等領域的應用。

注意：雖然本設計并非掃描共焦顯微鏡，但示例文件中包含的一組用于設計掃描共焦顯微鏡的激光準直元件，可以作為將本系統改為掃描共焦顯微鏡系統的參考范本。設計激光聚焦準直系統我們需先在序列模式中設計激光聚焦準直系統，示例系統的激光參數如下：首先創建聚焦系統元件的表面，材料可以選擇任意一種玻璃。僅把表面曲率作為變量，將玻璃材料求解類型設置為替換。

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。這種電光式FPA在保證可靠性的同時，相比現有FPA在速度、功耗上的性能至少提升了2個數量級。這一結果有望推動FPA在自由空間光通信及遠距離激光雷達等領域的應用。

第三，不同偏振態對焦斑結構影響顯著，這是高NA系統區別于普通聚焦系統的重要特征。借助VirtualLab Fusion，設計者可以快速比較多種方案，而不是依賴反復試驗。從工程價值看，這類仿真不僅用于“看焦斑”，更用于指導系統優化。

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。

光束傳輸系統（BDS.0004 v1.0） 簡述案例 光源 - 像散光紅外激光二極管元件- 用于準直光束的折射透鏡系統- 生成貝塞爾光束的錐透鏡- 聚焦非球面透鏡探測器- 點列圖- 聚焦區域的1D和2D研究- 焦深（DOF）- 光束參數模擬/設計- 光線追跡：初始焦點位置探測- 場追跡