激光掃描系統（LSC.0002 v1.0）
應用案例概述
系統細節
光源
– 綠光二極管
元件
– 雙軸振鏡掃描儀
– F-Theta物鏡
探測器
– 場(chǎng)曲和畸變探測器
– 光束強度剖面探測器
– 焦點(diǎn)區域探測器
– 光束參數探測器
模擬/設計
– 光線(xiàn)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，進(jìn)行更精確的光束尺寸和剖面的研究
系統說(shuō)明
激光掃描系統的性能評估
一個(gè)激光掃描系統的掃描光學(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(guò)程中（沿入射角Theta），通過(guò)分析光束的場(chǎng)曲和畸變來(lái)評估其性能。
此外，計算了不同掃描位置處的光束尺寸和輪廓。
模擬和設計結果
其他的VirtualLab特征
在此案例中，你將從以下選擇的特征中獲益：
各種探測器
- 測量與反射鏡掃描角度相關(guān)的焦點(diǎn)位置
- 測量探測器平面上的光束位置
- 使用焦點(diǎn)區域探測器計算焦點(diǎn)區域中的場(chǎng)
參數耦合
- 針對掃描光學(xué)部分的期望輸入掃描角度Theta來(lái)調整反射鏡方位
參數運行
- 估計掃描場(chǎng)尺寸
- 生成場(chǎng)曲和畸變圖
總結
VirtualLab可以
模擬一個(gè)由雙軸掃描反射鏡和一個(gè)F-Theta物鏡構成的激光掃描系統
分析目標平面上的光束偏轉
- 通過(guò)光線(xiàn)追跡來(lái)計算掃描場(chǎng)尺寸，場(chǎng)曲和畸變
- 通過(guò)幾何場(chǎng)追跡來(lái)計算光束剖面
- 場(chǎng)追跡可以更準確地分析光束位置和焦點(diǎn)
應用案例詳述
系統參數
應用案例內容
LSC.0001和LSC.0002為激光掃描系統。
在這個(gè)案例中，通過(guò)模擬掃描過(guò)程來(lái)分析F-Theta物鏡的場(chǎng)區和畸變。
相對于LSC.0001，顯示了性能提高。
強烈建議首先閱讀LSC.0001。
file used: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_01_RayTracing.lpd
模擬任務(wù)
連續激光模
規格：輸入激光光束
激光組件中的單模二極管激光器
規格：電流反射鏡定位系統
典型雙軸振鏡掃描儀
規格：F-Theta物鏡概述
規格：F-Theta對象透鏡參數
來(lái)自目錄Schott_2014
詳述應用案例
光線(xiàn)追跡模擬和結果
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。
第一鏡將目標光束偏轉到x方向，而光束沿第二個(gè)鏡子的旋轉軸偏轉。
第二反射鏡將目標光束偏轉到y方向。
在VirtualLab中關(guān)于反射鏡的設置可以在LSC.0001中找到。
file used: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_01_RayTracing.lpd
評價(jià)掃描場(chǎng)尺寸
為了在探測器平面（視野場(chǎng)）評價(jià)掃描場(chǎng)的大小，可以執行一個(gè)掃描過(guò)程。
使用參數運行的掃描模式，通過(guò)逐步的改變反射鏡X和反射鏡Y傾斜角度直至最大機械角度±12.5°，以模擬掃描過(guò)程。。
掃描過(guò)程的結合點(diǎn)圖
上圖顯示了偏轉光束中主光線(xiàn)的位置，光束由于不同位置的反射鏡而發(fā)生了偏轉。由參數運行（Parameter Run）的聯(lián)合輸出特性（Combined Output Feature）生成。
參數運行的組合光斑圖可以在探測器平面上評估掃描場(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(xiàn)性關(guān)系生成（想要更多細節，參見(jiàn)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(xiàn)性關(guān)系
為了更好地說(shuō)明反射鏡X和Y傾斜角和入射掃描角Theta之間的非線(xiàn)性關(guān)系，執行相似的參數運行（此過(guò)程中沒(méi)有使用掃描光學(xué)原價(jià)n）（參見(jiàn)下圖）。
這種非線(xiàn)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(lái)解析地補償非線(xiàn)性。
file used: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_03_NonLinearBehavior.run
補償反射鏡傾斜和目標平面上光斑位置之間的非線(xiàn)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平面上光斑位置之間的一個(gè)非線(xiàn)性關(guān)系。在下面我們將使用VirtualLab的參數耦合（Parameter Coupling）工具來(lái)補償非線(xiàn)性關(guān)系。 |
