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
– 場曲和畸變探測器
– 光束強度剖面探測器
– 焦點區域探測器
– 光束參數探測器
模擬/設計
– 光線追跡：分析掃描場尺寸，場曲以及畸變
– 場追跡：考慮衍射效應，進行更精確的光束尺寸和剖面的研究
系統說明
激光掃描系統的性能評估
一個激光掃描系統的掃描光學部分包含了一個掃描儀單元和一個F-Theta物鏡，在一維掃描過程中（沿入射角Theta），通過分析光束的場曲和畸變來評估其性能。
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的焦點位置
- 測量探測器平面上的光束位置
- 使用焦點區域探測器計算焦點區域中的場
參數耦合
- 針對掃描光學部分的期望輸入掃描角度Theta來調整反射鏡方位
參數運行
- 估計掃描場尺寸
- 生成場曲和畸變圖
總結
VirtualLab可以
模擬一個由雙軸掃描反射鏡和一個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
- 通過光線追跡來計算掃描場尺寸，場曲和畸變
- 通過幾何場追跡來計算光束剖面
- 場追跡可以更準確地分析光束位置和焦點
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。
在這個案例中，通過模擬掃描過程來分析F-Theta物鏡的場區和畸變。
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
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
來自目錄Schott_2014
詳述應用案例
光線追跡模擬和結果
定位雙軸振鏡掃描儀
雙軸反射鏡由兩個分離的鏡子組成。
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
評價掃描場尺寸
為了在探測器平面（視野場）評價掃描場的大小，可以執行一個掃描過程。
使用參數運行的掃描模式，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械角度±12.5°，以模擬掃描過程。。
掃描過程的結合點圖
上圖顯示了偏轉光束中主光線的位置，光束由于不同位置的反射鏡而發生了偏轉。由參數運行（Parameter Run）的聯合輸出特性（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尺寸（例如50mm x50mm）。
此外，掃描位置位于非等距網格，由鏡子傾斜和實際入射掃描角Theta之間的非線性關系生成（想要更多細節，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之間的非線性關系，執行相似的參數運行（此過程中沒有使用掃描光學原價n）（參見下圖）。
這種非線性特性是由三維反射定律和兩個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非等距網格上。
為了生成一個等距網格，必須使用3D反射定律來解析地補償非線性。
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性關系
上一個幻燈片，我們已經看到了反射鏡傾斜和目標平面上光斑位置之間的一個非線性關系。在下面我們將使用VirtualLab的參數耦合（Parameter Coupling）工具來補償非線性關系。 |
