激光掃描系統(tǒng)（LSC.0002 v1.0）
應(yīng)用案例概述
系統(tǒng)細(xì)節(jié)
光源
– 綠光二極管
元件
– 雙軸振鏡掃描儀
– F-Theta物鏡
探測(cè)器
– 場(chǎng)曲和畸變探測(cè)器
– 光束強(qiáng)度剖面探測(cè)器
– 焦點(diǎn)區(qū)域探測(cè)器
– 光束參數(shù)探測(cè)器
模擬/設(shè)計(jì)
– 光線追跡：分析掃描場(chǎng)尺寸，場(chǎng)曲以及畸變
– 場(chǎng)追跡：考慮衍射效應(yīng)，進(jìn)行更精確的光束尺寸和剖面的研究
系統(tǒng)說明
激光掃描系統(tǒng)的性能評(píng)估
一個(gè)激光掃描系統(tǒng)的掃描光學(xué)部分包含了一個(gè)掃描儀單元和一個(gè)F-Theta物鏡，在一維掃描過程中（沿入射角Theta），通過分析光束的場(chǎng)曲和畸變來評(píng)估其性能。
此外，計(jì)算了不同掃描位置處的光束尺寸和輪廓。
模擬和設(shè)計(jì)結(jié)果
其他的VirtualLab特征
在此案例中，你將從以下選擇的特征中獲益：
各種探測(cè)器
- 測(cè)量與反射鏡掃描角度相關(guān)的焦點(diǎn)位置
- 測(cè)量探測(cè)器平面上的光束位置
- 使用焦點(diǎn)區(qū)域探測(cè)器計(jì)算焦點(diǎn)區(qū)域中的場(chǎng)
參數(shù)耦合
- 針對(duì)掃描光學(xué)部分的期望輸入掃描角度Theta來調(diào)整反射鏡方位
參數(shù)運(yùn)行
- 估計(jì)掃描場(chǎng)尺寸
- 生成場(chǎng)曲和畸變圖
總結(jié)
VirtualLab可以
模擬一個(gè)由雙軸掃描反射鏡和一個(gè)F-Theta物鏡構(gòu)成的激光掃描系統(tǒng)
分析目標(biāo)平面上的光束偏轉(zhuǎn)
- 通過光線追跡來計(jì)算掃描場(chǎng)尺寸，場(chǎng)曲和畸變
- 通過幾何場(chǎng)追跡來計(jì)算光束剖面
- 場(chǎng)追跡可以更準(zhǔn)確地分析光束位置和焦點(diǎn)
應(yīng)用案例詳述
系統(tǒng)參數(shù)
應(yīng)用案例內(nèi)容
LSC.0001和LSC.0002為激光掃描系統(tǒng)。
在這個(gè)案例中，通過模擬掃描過程來分析F-Theta物鏡的場(chǎng)區(qū)和畸變。
相對(duì)于LSC.0001，顯示了性能提高。
強(qiáng)烈建議首先閱讀LSC.0001。
file used: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_01_RayTracing.lpd
模擬任務(wù)
連續(xù)激光模
規(guī)格：輸入激光光束
激光組件中的單模二極管激光器
規(guī)格：電流反射鏡定位系統(tǒng)
典型雙軸振鏡掃描儀
規(guī)格：F-Theta物鏡概述
規(guī)格：F-Theta對(duì)象透鏡參數(shù)
來自目錄Schott_2014
詳述應(yīng)用案例
光線追跡模擬和結(jié)果
定位雙軸振鏡掃描儀
雙軸反射鏡由兩個(gè)分離的鏡子組成。
第一鏡將目標(biāo)光束偏轉(zhuǎn)到x方向，而光束沿第二個(gè)鏡子的旋轉(zhuǎn)軸偏轉(zhuǎn)。
第二反射鏡將目標(biāo)光束偏轉(zhuǎn)到y(tǒng)方向。
在VirtualLab中關(guān)于反射鏡的設(shè)置可以在LSC.0001中找到。
file used: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_01_RayTracing.lpd
評(píng)價(jià)掃描場(chǎng)尺寸
為了在探測(cè)器平面（視野場(chǎng)）評(píng)價(jià)掃描場(chǎng)的大小，可以執(zhí)行一個(gè)掃描過程。
使用參數(shù)運(yùn)行的掃描模式，通過逐步的改變反射鏡X和反射鏡Y傾斜角度直至最大機(jī)械角度±12.5°，以模擬掃描過程。。
掃描過程的結(jié)合點(diǎn)圖
上圖顯示了偏轉(zhuǎn)光束中主光線的位置，光束由于不同位置的反射鏡而發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。由參數(shù)運(yùn)行（Parameter Run）的聯(lián)合輸出特性（Combined Output Feature）生成。
參數(shù)運(yùn)行的組合光斑圖可以在探測(cè)器平面上評(píng)估掃描場(chǎng)尺寸（例如50mm x50mm）。
此外，掃描位置位于非等距網(wǎng)格，由鏡子傾斜和實(shí)際入射掃描角Theta之間的非線性關(guān)系生成（想要更多細(xì)節(jié)，參見下一張幻燈片）。
file: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_02_ScanningProcedureAngles.run
反射鏡傾斜和入射掃描角Theta之間的非線性關(guān)系
為了更好地說明反射鏡X和Y傾斜角和入射掃描角Theta之間的非線性關(guān)系，執(zhí)行相似的參數(shù)運(yùn)行（此過程中沒有使用掃描光學(xué)原價(jià)n）（參見下圖）。
這種非線性特性是由三維反射定律和兩個(gè)掃描維度分離的反射鏡引起的。
因此，探測(cè)器的位置位于一個(gè)非等距網(wǎng)格上。
為了生成一個(gè)等距網(wǎng)格，必須使用3D反射定律來解析地補(bǔ)償非線性。
file used: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_03_NonLinearBehavior.run
補(bǔ)償反射鏡傾斜和目標(biāo)平面上光斑位置之間的非線性關(guān)系
上一個(gè)幻燈片，我們已經(jīng)看到了反射鏡傾斜和目標(biāo)平面上光斑位置之間的一個(gè)非線性關(guān)系。在下面我們將使用VirtualLab的參數(shù)耦合（Parameter Coupling）工具來補(bǔ)償非線性關(guān)系。 |
