Zemax激光高斯光束仿真——开题报告
(完整版)基于ZEMAX的激光扩束系统设计开题报告
毕业设计开题报告学生姓名:学号:学院、系:专业:光电信息工程设计题目:基于ZEMAX的激光扩束系统设计指导教师:年月日开题报告填写要求1.开题报告作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;2.开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;3.学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册)。
文中应用参考文献处应标出文献序号,文后“参考文献”的书写,应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写,不能有随意性;4.学生的“学号”要写全号(如020*******,为10位数),不能只写最后2位或1位数字;5。
有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。
如“2004年3月15日"或“2004—03—15”;6. 指导教师意见和所在专业意见用黑墨水笔工整书写,不得随便涂改或潦草书写.(完整版)基于ZEMAX的激光扩束系统设计开题报告毕业设计开题报告1.结合毕业设计情况,根据所查阅的文献资料,撰写2000字左右的文献综述:文献综述1。
1 本课题研究的背景激光扩束系统是激光干涉仪、激光测距仪、激光雷达等诸多仪器设备的重要组成部分,其光学系统多采用通过倒置的望远系统来实现对激光束的扩束.激光器发出的光束直径很细小,通常只有零点几到几毫米,激光束的这些特性在某些方面是很有用的。
然而在一些应用领域中需要的却是宽光束,如激光全息、光信息处理、激光照明等.例如在激光干涉仪的应用中,它要照射比激光束口径大的多的被测物体,然后通过光束的干涉来实现测量。
又如在激光的全息应用中,它要照射比激光束口径大得多的全息记录介质,以实现信息的记录和重现。
(完整版)基于ZEMAX的激光扩束镜的优化设计.doc
(完整版)基于ZEMAX的激光扩束镜的优化设计.doc光学软件设计实验报告:基于 ZEMAX的激光扩束镜的优化设计姓名:学号: 2011146211⼀、实验⽬的学会使⽤ ZEMAX软件对多重结构配置的激光束扩⼤器进⾏优化设计。
⼆、实验要求1、掌握使⽤多重结构配置。
2、进⼀步学习构建优化函数。
三、实验内容设计⼀个激光扩束器,使⽤的波长为 1.053um,输⼊光束直径为 100mm ,输出光束的直径为20mm,且输⼊光束和输出光束平⾏。
要求只使⽤两⽚镜⽚,设计必须是伽利略式的(没有内部焦点),在镜⽚之间的间隔必须不超过 250mm ,只许使⽤ 1 ⽚⾮球⾯,系统必须在波长为 0.6328um 时测试。
玻1、打开 ZEMAX软件,关闭默认的上⼀个设计结果,然后新建⼀个空⽩透镜。
2、在 IMA ⾯(像平⾯)前使⽤insert 插⼊ 4 个⾯,输⼊相关各⾯的厚度、曲率半径和璃类型值。
3 、点击Gen设置⼊瞳直径为100 ,点击Wav设置波长为1.053微⽶。
4、在主菜单Editors 5, Py 输⼊ 1, taiget 输⼊⾥构建⼀个优化函数,将第⼀⾏操作数类型改为10, weight 输⼊ 1。
REAY , surf 输⼊5、在评价函数编辑窗中选⼯具—默认优化函数。
选reset,将“开始在”的值设置为2,确定。
6、点击 Opt 进⾏优化,优化后⽣产OPD 图。
7、将第⼀⾯的conic 设置为变量( control+z )。
再次进⾏优化,重新⽣产O PD 图并观察。
并8、将三个曲率和圆锥西数的变量状态去掉。
9、点击 Wav 重新配置光波长,将之前的分1.053 改为0.6328,确定后再次更新析OPD 图。
此10、将第⼆⾯的厚度时去掉250mm第设为可变,然后再次点击Opt⼆⾯的可优化,重新⽣成变状OPD态图。
11、从主菜单—编辑中调出多重结构编辑窗,在这个窗⼝的编辑菜单中选“插⼊结构”来插⼊⼀个新的结构配置,双击第⼀⾏第⼀列,从下拉框中选wave,在同样的对话框⾥为wavelength选择 1 ,确定。
zemax 高斯光束 分布
zemax 高斯光束分布高斯光束是一种特殊的光束,其光强分布呈高斯分布。
在光学设计中,高斯光束被广泛应用于光学系统的分析和优化。
高斯光束的光强分布可以用高斯函数来描述。
高斯函数是一种钟形曲线,其特点是在中心位置光强最大,向两侧逐渐减小。
这种光强分布在很多实际应用中都非常有用,比如激光器的光束、光纤通信中的光信号等。
在光学设计中,高斯光束的光强分布可以用Zemax这样的光学设计软件来模拟和分析。
Zemax是一款专业的光学设计软件,可以对光学系统进行建模和优化,其中包括对高斯光束的模拟和分析。
使用Zemax模拟高斯光束的过程通常包括以下几个步骤:首先,需要定义光源的参数,比如波长、光强、光束半径等。
然后,在Zemax的系统中建立一个光学系统,并将光源放置在适当的位置。
接下来,通过Zemax的光学分析功能,可以得到光束在系统中的传输特性,比如光强分布、光束直径等。
通过对高斯光束的模拟和分析,可以得到很多有用的信息。
例如,可以确定光束的焦距、聚焦点的位置、光强分布的均匀性等。
这些信息对于光学系统的设计和优化非常重要。
除了在光学设计中的应用,高斯光束在其他领域也有广泛的应用。
例如,在激光加工中,高斯光束被用于实现高精度的切割和焊接。
在光纤通信中,高斯光束被用于传输光信号,保证信号的传输质量和稳定性。
在医学成像中,高斯光束被用于聚焦和成像,提高图像的清晰度和分辨率。
高斯光束是一种重要的光束分布模式,在光学设计和其他领域中有着广泛的应用。
通过使用Zemax等光学设计软件,可以对高斯光束进行模拟和分析,得到有用的信息,为光学系统的设计和优化提供支持。
我们期待在未来的研究和应用中,高斯光束能够发挥更大的作用,推动光学技术的进步和应用的发展。
准一维狭缝和拉盖尔—高斯光束Z-扫描特征分析的开题报告
试探讨初中语文互动教学模式的建立引言现代教育教学模式不断发展,越来越多的教师开始尝试更加互动和参与性的教学方法。
在初中语文教学中,互动教学模式的建立对于激发学生的学习兴趣和提高教学效果具有重要意义。
本文将试探讨初中语文互动教学模式的建立,并分析其对学生学习成果的影响。
互动教学模式的特点互动教学是一种以学生为中心的教学方式,其特点包括以下几个方面:1.双向交流:互动教学注重师生之间的相互交流,不再是单向的信息传递,而是教师和学生之间进行双向的沟通和讨论。
2.学生参与度高:互动教学要求学生积极参与教学过程,通过互动的方式进行学习,从而更好地理解和掌握知识。
3.合作学习:互动教学注重学生之间的合作,通过小组合作或集体讨论的方式,激发学生的合作精神和团队意识。
4.多样化的教学方法:互动教学鼓励教师使用多种教学方法,包括讨论、案例分析、角色扮演等,以激发学生的学习兴趣。
初中语文互动教学模式的建立步骤步骤一:确定教学目标在建立互动教学模式之前,教师需要明确教学目标。
语文教学的目标包括语言表达能力、阅读理解能力以及文学素养的培养等。
确定教学目标有助于教师选择合适的互动教学方法。
步骤二:创建互动的学习环境互动教学依赖于良好的学习环境,教师需要创建一个积极、互动的学习氛围。
可以通过布置合理的桌椅布局、提供丰富的教学资源以及鼓励学生积极参与课堂活动等方式来创建互动的学习环境。
步骤三:采用多样的教学方法互动教学模式强调使用多样化的教学方法,教师可以根据不同的教学内容选择合适的教学方法。
例如,可以采用小组讨论的方式进行文学作品的解读,通过角色扮演的方式提高学生的语言表达能力等。
步骤四:鼓励学生参与在互动教学中,学生的参与度是关键。
教师需要鼓励学生积极参与课堂讨论和活动,并给予适当的奖励和鼓励,以激发学生的学习兴趣。
步骤五:及时反馈和评价互动教学模式注重对学生的及时反馈和评价。
教师可以通过口头或书面形式对学生的表现进行评价,并及时给予建议和指导,以帮助学生进一步提高。
Zemax激光高斯光束仿真——开题报告
Zemax激光高斯光束仿真_____开题报告学生:陈琪物理与信息工程学院指导老师:陈翔宇江汉大学一.研究的目的和意义激光自60年代初问世以来,由于其亮度高、单色性好、方向性强等优点,在许多领域得到了广泛应用。
例如激光加工、激光精密测量与定位、光学信息处理和全息术、模式识别和光计算、光通信等。
但无论激光在哪方面的应用,都离不开激光束的传输,因此研究激光束在各种不同介质中的传输形式和传输规律,并设计出实用的激光光学系统,是激光技术应用的一个重要问题。
激光具有方向性好能量散射少接近与单色光单位面积能量高等优点所以在光纤通信材料加工等方面有广泛应用。
光作为目前应用领域不论是在工业切割还是在医学光子领域各种各样的场合越来越需要引进这种光源。
但由于激光具有单位面积能量高不易进行实物实验;还有就是各种光学元器件价格昂贵为了减少损失各种光学模拟软件应运而生。
光学模拟软件可以极大程度的还原真实的实验过程可以做各种各样的光路模拟波形仿真。
Zmax作为一款光学模拟软件其具有上手容易功能强大基本可以满足光学设计要求。
二.国内外现状及发展趋势Zmax作为一款光学模拟软件其具有上手容易功能强大基本可以满足光学设计的要求,目前市面上主要的光学辅助设计软件有■Zemax (光学设计软件)■TracePro(光学仿真软件)■ASAP(光学仿真软件)■LightTools(光学仿真软件)■CODEV (Optical Research Associates )■OSLO (Lambda光学设计软件)•ZEMAX 是将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。
•OSLO 是处理光学系统的布局和优化的代表性光学设计软件。
•CODE V是Optical Research Associates推出的大型光学设计软件,功能非常强大,价格相当昂贵。
•TracePro 是能进行常规光学分析、设计照明系统、分析辐射度和亮度的软件。
2018-2019-zemax实验报告-实用word文档 (12页)
本文部分内容来自网络整理,本司不为其真实性负责,如有异议或侵权请及时联系,本司将立即删除!== 本文为word格式,下载后可方便编辑和修改! ==zemax实验报告篇一:ZEMAX 实验报告基于基本透镜组的照相物镜设计Zemax设计报告徐昕 10272055设计目的通过对设计一个以基本透镜组为基础的照相物镜,学会Zemax软件的基本应用及操作。
设计要求设计一个照相物镜,系统焦距f’=9mm,相对孔径1:4设计过程1.系统建模1.1选取初始结构从《光学设计手册》(李士贤,郑乐年编,北京理工大学出版社,1990)中选取了一个1.2系统特性参数输入在General系统通用数据对话框中设置孔径和玻璃库,如图1-1,图1-2。
打开视场设定对话框设置5个视场,如图1-3。
打开波长设定对话框点击“Select>>F,d,C(visible)”自动加入三个波长,如图1-4。
表1-1图 1- 1图 1- 2图1- 3图1- 41.3初始结构输入对照表1-1,在Lens Data Editor中输入初始结构,如图1-5。
利用Zemax中的“solve”功能,求解透镜组最后一面的厚度。
选取需要设计的单元格,在“Solve”中选取“Thickness”,弹出“Thickness Solve on surface 7”求解对话框。
在对话框“Solve type”中选择“Marginal ray height”,将“Height”值输入为“0”,表示将像面设置在边缘光线聚焦的像方焦平面上,如图1-6,图1-7。
图 1-5图1-6图 1-71.4调整系统焦距打开“System Data”系统数据报告窗口,查看系统现有焦距,为65.65414mm,如图1-8,与设计要求不符,需要通过缩放功能进行调整。
选择“Tools>>Scale Lens”,缩放因子为9/65.65414=0.137082,在Scale By Factor缩放因子后填入0.137082,如图1-9。
zemax对激光高斯光束波形仿真--演示文稿
Size of Pinhole
• 减小针孔的大小,会发现Gaussian光斑周围的暗环少了,
光斑质量比较好。
高斯光束三维波形
总结
通过对zemax软件的学习在这次毕业论文的设计中, 我不仅回顾了以前的理论知识,而且还学到了很 多新的知识和实践经验。在准备期间,我利用图 书馆和网络搜索了大量的资料,锻炼了我自主寻找 资料的能力;
从starting surface传播到 ending surface。
Defining the initial beam
• Analysis>> Physical Optics>> Physical Optics Propagation :
Gaussian Size+Angle
Gaussian Size+Angle beam由开始面上的beam size (not waist) 和远场发散半角定义(空气中)。 ZEMAX用这2个数据计算束腰,位置和位相。
二 zemax软件介绍
2.1 ZEMAX简介:•界面友好,容易上手; 资料丰富,既可以直接选择,又可以自定 义; •可建立反射、 折射、衍射及散射等 光学模型; •可进行偏振、镀膜和温度、气 压等方面的分析 • 具有强大的像质评价和 分析功能; • 丰富的资料库,有现成的镜 头和玻璃、样板数据,可供用户选择;• 大 部分窗口都提供在线帮助,方便随时获取相 关功能的在线解释和帮助;
Gaussian Beam Analysis
重新对GBPS优化,使针孔surface 6上的Gaussian waist最小
优化后,surf 6上束腰近似为3.2微米。 surface4的thickness变为17.152。 。
zemax中高斯光束尺寸+角度
Zemax是光学设计软件中的一种,它可以模拟和优化任何类型的光学系统。
在Zemax中,高斯光束尺寸和角度是光学系统设计中非常重要的参数。
本文将针对Zemax中的高斯光束尺寸和角度进行详细的介绍和分析。
一、高斯光束尺寸的含义在光学系统的设计中,高斯光束尺寸是指光束的横向尺寸。
高斯光束尺寸可以用来描述光束在横向传播过程中的大小变化。
在Zemax中,高斯光束尺寸常常通过光线的半高宽(Half Width)来表示,单位通常为毫米(mm)。
二、高斯光束尺寸的计算在Zemax中,可以通过光束追迹(Ray Tracing)的方法来计算高斯光束尺寸。
光束追迹是指跟踪光线在光学系统中的传播路径,并计算出光束在不同位置的尺寸和角度。
具体计算方法可以参考Zemax冠方文档或相关书籍。
三、高斯光束角度的含义高斯光束角度是指光束的横向角度。
在Zemax中,高斯光束角度常常通过光线的方位角(Angle)来表示,单位通常为弧度(rad)。
四、高斯光束角度的计算与高斯光束尺寸类似,可以通过光束追迹的方法来计算高斯光束角度。
在Zemax中,可以通过设置合适的参数和条件来计算出光束在不同位置的角度。
需要注意的是,高斯光束角度的计算需要考虑光线的色散效应和波长的影响。
五、高斯光束尺寸和角度的优化在光学系统的设计过程中,需要对高斯光束尺寸和角度进行优化。
通过合理地选择光学元件的参数和配置,可以实现光束尺寸和角度的优化。
在Zemax中,可以通过优化算法和多次迭代来实现高斯光束尺寸和角度的最佳化。
六、高斯光束尺寸和角度的应用高斯光束尺寸和角度的优化对于光学系统的性能和性能有着重要的影响。
在激光器、光通信、光刻等领域,高斯光束尺寸和角度的优化是非常重要的。
通过Zemax的仿真和优化,可以实现光束的高质量传输和聚焦。
七、结论在光学系统的设计中,高斯光束尺寸和角度是非常重要的参数。
通过Zemax的仿真和优化,可以实现光束的精确控制和优化。
希望本文对于Zemax中的高斯光束尺寸和角度有所帮助,也希望读者能够在光学设计领域取得更好的成就。
激光设计开题报告
激光设计开题报告引言激光设计作为现代科学技术的重要组成部分,对于许多领域的研究和应用都发挥着重要的作用。
本开题报告旨在介绍激光设计的研究背景、目的和意义,并提出本研究的主要内容和方法。
一、研究背景在科技的快速发展和社会需求的驱动下,激光技术在许多领域得到广泛应用。
无论是在医疗、通信、材料加工还是科学研究等领域,激光设计都扮演着重要的角色。
激光的特点,如高能量密度、高聚焦性和单色性等,使其成为众多应用中的首选技术。
然而,激光设计的研究和应用仍存在许多挑战。
其中包括光束质量优化、激光系统设计和激光器稳定性等问题。
因此,对激光设计进行深入研究,以提高激光的性能和应用效果,具有重要意义。
二、研究目的和意义本研究旨在通过对激光设计的研究和优化,提高激光器的性能和稳定性。
具体目标如下:1. 优化光束质量:通过对激光光束进行优化设计,提高其聚焦能力和均匀性,从而满足不同领域应用的需求。
2. 设计高效激光系统:针对特定应用场景,设计高效的激光系统,提高激光的输出功率和能量转换效率。
3. 提高激光器稳定性:通过设计精确的光学和电子控制系统,提高激光器的稳定性,减少功率波动和噪声。
通过实现以上目标,本研究将为激光技术的进一步发展和应用提供理论和技术支持。
三、研究内容和方法本研究将主要围绕激光设计进行,重点包括光束质量优化、激光系统设计和激光器稳定性等方面。
1. 光束质量优化:通过分析和优化激光光束的传输特性和改进光学元件,提高光束的聚焦能力和均匀性。
采用数值模拟和实验验证相结合的方法,对比不同优化方案。
2. 激光系统设计:针对不同的应用场景,设计高效的激光系统,包括激光源、功率稳定性控制和光学元件等。
使用光学设计软件和建模工具,对各个组件进行设计和优化。
3. 激光器稳定性研究:通过设计精确的光学和电子控制系统,提高激光器的稳定性。
研究激光器在不同环境和工作条件下的性能稳定性,采用实验测试和数值模拟等方法进行验证。
4. 结果分析和评估:对优化后的激光系统进行实验测试和性能评估,分析结果并与传统方法进行对比。
开题报告
浙江工业大学理学院应用物理系毕业论文开题报告题目高斯光束通过梯度折射率介质中的传输特性学院理学院专业应用物理班级0901学号200910320129姓名赵晓鹏指导教师辛晓天开题日期2012年11月15日一.立题意义激光是在1960年正式问世的。
但是激光的历史却已有100多年.确切地说远在1893 年在波尔多一所中学任教的物理教师布卢什就已经指出两面靠近和平行镜子之间反射的黄钠光线随着两面镜子之间距离的变化而变化。
他虽然不能解释这一点但为未来发明激光发现了一个极为重要的现象。
1917年爱因斯坦提出“受激辐射”的概念奠定了激光的理论基础。
激光又称镭射英文叫“LASER”是“Light Amplification by Stimu Iatad Emission of Radiation”的缩写意思是“受激发射的辐射光放大”。
激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。
1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。
激光自其诞生之日来 已对人类生活产生了巨大影响。
其应用已渗入到人类生活的每个方面。
比如监测, 检测,制造业,医学,航天等等。
近年来在激光应用领域国内虽然有极大的发展,但是与发达国家还存在较大的差距,如今国内外激光的发展趋势如下国外工业激光的发展趋势:(1)鲜明的产品差异化特色,核心竞争力明显。
(2)新的应用领域不断拓展延伸。
(3)产业链专业分工越来越细。
(4)传统激光器向高功率发展,新型激光器不断涌现。
国内工业激光的发展趋势:(1)通过上市融资,龙头企业正在形成。
(2)走国际合作道路和引进高层次人才,核心竞争力正在形成。
(3)国民经济支柱行业正在加大使用激光制造设备的力度。
(4)中国激光产业链正在形成。
(5)新一代工业激光器正在受到激光企业的重视。
从科技发展来看,激光有它的革命意义。
自从激光出来以后,我们认识到所有无线电里面出现的现象在光学里面都能出现。
在这个基础上就形成了所谓的非线性光学。
激光光束质量测试仪的研制的开题报告
激光光束质量测试仪的研制的开题报告
激光光束质量测试仪是一种用于测试激光光束质量的设备,主要用于对激光器输出光束的质量进行定量分析和检测。
在科学研究、激光加工、医学美容、军事等领域
都有广泛的应用。
本项目旨在研制一种基于现有技术的精密激光光束质量测试仪,具有高精度、快速、可靠、易于操作等优点。
主要研究内容包括:
1.设计测量系统的光学布局
将测试样品放置在设计好的光学布局中,能够反映出光束的参数。
通过正交化的光强分布曲线,可对光束的质量进行分析。
2.搭建测试系统的硬件平台
依据测试要求设计硬件平台并完成所有硬件接口的布线。
实现与测试样品的光束交互、精准检测光束的各项参数,并将测量数据传输到计算机进行分析和处理。
3.开发测试系统的软件
设计和实现基于光学布局和硬件平台的测试系统软件,与硬件平台实现数据通信。
软件能够实时获取数据、处理数据及输出结果。
4.测试样品的选择与测试
在光学布局中放置不同的测试样品,并通过光束的特性检测参数,比如光束的尺寸、光束的散焦度、发散度、波前畸变度等参数,并将其数据存储和输出给用户。
本项目的成果将提供给科学研究、制造业、医疗美容、军事等领域的用户,有望在激光器光束测试领域形成重要的应用。
面向虚拟制造的激光加工几何仿真研究的开题报告
面向虚拟制造的激光加工几何仿真研究的开题报告一、选题背景:随着制造业的快速发展,虚拟制造技术已成为全球竞争的关键技术之一。
虚拟制造是将物理制造过程建立在虚拟环境中,在数学模型中对产品的设计、制造、装配等各个环节进行仿真,并对产生的数据进行分析和优化。
虚拟制造技术不仅可以加快产品研发过程,降低成本,还可以提高产品质量,增强企业竞争力。
激光加工作为现代制造业的重要工艺之一,其在加工过程中能够精确地控制加工参数,为虚拟制造提供了更高精度和更快速的解决方案。
二、研究内容和方法:1. 研究内容:(1) 建立激光加工几何模型,包括激光束的传输和聚焦,熔池形成和扩散等。
(2) 分析激光加工过程中的热力学、热传导、熔化凝固等物理现象对加工质量的影响,进一步提高几何仿真的准确性。
(3) 开发虚拟制造软件,实现激光加工几何仿真,并对仿真结果进行优化和分析,为实际加工提供参考。
2. 研究方法:(1) 文献调研法:收集并研究相关领域的文献,了解激光加工及虚拟制造技术的最新研究进展。
(2) 数值模拟法:采用有限元方法对激光加工的物理现象进行数值模拟,并对仿真结果进行分析和优化。
(3) 软件开发法:利用C++等编程语言编写虚拟制造软件,并对软件进行测试和调试,确保软件运行稳定。
三、预期成果和意义:1. 预期成果:(1) 建立激光加工几何模型,并实现几何仿真过程。
(2) 分析激光加工中的物理现象,并探讨其对加工质量的影响。
(3) 提供虚拟制造软件,为实际加工提供依据。
2. 意义:(1) 可以实现激光加工几何仿真,提高虚拟制造的精度和效率。
(2) 优化激光加工过程中的加工参数和工艺流程,提高加工质量和效率。
(3) 为实际加工提供参考和指导,降低制造成本,提高企业竞争力。
三维衍射高斯波束分析方法的实现研究的开题报告
三维衍射高斯波束分析方法的实现研究的开题报告一、研究背景与意义高斯波束是光学中常见的一种波束形式,广泛应用于激光加工、成像、通信等领域。
由于波束传播过程中的衍射效应和自适应调制效应,使得其表现为非均匀性,尤其在长距离传输过程中,波束发生的形变和附加的噪声会导致成像模糊或通信误差增大。
因此,对高斯波束特性的分析与研究具有重要的意义和应用价值。
近年来,来自国内外不同领域学者已经进行了大量有关高斯波束的研究。
在实际应用中,对波束特性的精确认识和分析涉及到多个方面,如波束传输、形变、合成等。
因此,对于高斯波束在实际应用中的研究具有重要的意义和实际应用价值。
二、研究目的和内容本文的目的是对高斯波束分析方法的实现研究进行探究。
具体来说,本文将对三维衍射高斯波束的性质进行分析,并将其模型和理论分析方法应用于实际问题中,使得其能够更为准确、全面地评估波束特性。
本文主要研究内容包括:1.高斯波束三维衍射模型的建立以及分析方法的研究。
2.基于数值算法对波束传输过程的模拟与分析。
3.对实际应用中的激光加工和成像问题进行案例研究。
三、研究方法本文采用计算机模拟法和实验测量法相结合的研究方法进行研究。
具体来说,主要采用以下研究方法:1. 基于 Matlab 编程语言,建立三维高斯波束的衍射模型,并对其进行分析和求解。
2. 采用数值计算方法对波束传输过程进行模拟和模拟分析。
3. 对涉及到的实际问题进行案例分析,以验证理论模型的正确性和可靠性。
四、研究意义本文主要研究三维高斯波束的衍射问题及其模型分析方法,可以为相关实验和应用提供科学依据和理论支持。
同时,本文研究的实际应用案例能够进一步推进其在激光加工、成像、通信等领域中的应用与发展。
本文研究所取得的结果和结论对于高斯波束分析和应用具有指导意义和实际应用价值。
基于ZEMAX的激光扩束系统设计开题报告综述
毕业设计开题报告
学生姓名:学号:
学院、系:
专业:光电信息工程
设计题目:基于ZEMAX的激光扩束系统设计指导教师:
年月日
开题报告填写要求
1.开题报告作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;
2.开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;
3.学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册)。
文中应用参考文献处应标出文献序号,文后“参考文献”的书写,应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写,不能有随意性;
4.学生的“学号”要写全号(如020*******,为10位数),不能只写最后2位或1位数字;
5. 有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。
如“2004年3月15日”或“2004-03-15”;
6. 指导教师意见和所在专业意见用黑墨水笔工整书写,不得随便涂改或潦草书写。
图1.1 Φ300 HTM激光扩束器
毕业设计开题报告
图2.1 卡塞格林系统
图2.2 格里高利系统
从对上述两种系统的分析可以看出,轴对称的结构形式使它们都存在中心遮拦现象
(b) 离轴的格里高利扩束系统图3.3 离轴反射式扩束系统
毕业设计开题报告。
ZEMAX仿真实例详解
第四章设计教程简介这一章将要教你如何使用ZEMAX,这一章的每一节将会让你接触一个不同的设计问题。
第一个设计例子是非常简单的,如果你是一个有经验的镜片设计师,你也许觉得它并不值得你去费心,但是,如果你花费一点点时间去接触它,你可以学到如何运行ZEMAX,然后你可以继续你自己特别感兴趣的设计。
前几个例子中,提供了一些关于镜片设计理论的教程内容,用来帮助那些对专用术语不是很了解的人。
但在总体上来说,这本手册,以及其中的这些特例,目的都不是要将一个新手培养成为一个专家。
如果你跟不上这些例子,或者你不能理解程序演示时与计算有关的数学知识,可以参考任何一本“简介”这一章中所列出的好书。
在开始课程之前,你必须先通过正当手段安装ZEMAX。
课程1:单透镜(a singlet)你将要学到的:开始ZEMAX,输入波长和镜片数据,生成光线特性曲线(ray fan),光程差曲线(OPD),和点列图(Spot diagram),确定厚度求解方法和变量,进行简单的优化。
假设你需要设计一个F/4的镜片,焦距为100mm,在轴上可见光谱范围内,用BK7玻璃,你该怎样开始呢?首先,运行ZEMAX。
ZEMAX主屏幕会显示镜片数据编辑(LDE)。
你可以对LDE窗口进行移动或重新调整尺寸,以适合你自己的喜好。
LDE由多行和多列组成,类似于电子表格。
半径、厚度、玻璃和半口径等列是使用得最多的,其他的则只在某些特定类型的光学系统中才会用到。
LDE中的一小格会以“反白”方式高亮显示,即它会以与其他格子不同的背景颜色将字母显示在屏幕上。
如果没有一个格子是高亮的,则在任何一格上用鼠标点击,使之高亮。
这个反白条在本教程中指的就是光标。
你可以用鼠标在格子上点击来操纵LDE,使光标移动到你想要停留的地方,或者你也可以只使用光标键。
LDE的操作是简单的,只要稍加练习,你就可以掌握。
开始,我们先为我们的系统输入波长。
这不一定要先完成,我们只不过现在选中了这一步。
Zemax激光设计
Zemax激光设计1. 简介Zemax是一种用于光学设计和仿真的软件,可用于激光器系统的设计和优化。
本文将介绍如何使用Zemax进行激光设计,并讨论一些常见的激光设计问题和解决方案。
2. Zemax激光器模拟Zemax可以模拟激光系统中的光束传播、反射、折射和衍射等光学过程。
使用Zemax进行激光器模拟的一般步骤如下:1.创建系统:使用Zemax的系统编辑器创建一个光学系统,包括激光器和光学元件。
可以在系统中添加光源、透镜、反射镜、隔离器、偏振器等。
2.设置光源:选择合适的光源类型,并设置光源的参数,如波长、功率、光斑大小等。
可以根据实际需求选择不同的光源模型,如高斯光源、平面波光源等。
3.设计光路:通过添加透镜、镜片、反射镜等元件,设计出完整的光学路径。
可以对这些元件进行参数调整和优化,以达到所需的光束形状和品质。
4.分析结果:使用Zemax的分析工具,对模拟结果进行评估和优化。
例如,可以计算光束直径、聚焦度、能量分布等参数,并根据需要调整光学元件的位置和参数。
5.优化设计:根据实验结果和需求,对光学系统进行进一步的优化。
可以使用Zemax的优化工具,自动搜索最佳的光学参数组合。
3. 激光设计中的常见问题与解决方案3.1 光束修形在激光器设计中,常常需要将初始光束修形为所需的光束形状,如高斯光束、束腰等。
Zemax提供了优化工具,可以通过调整透镜和镜片的参数,使光束达到最佳形状和品质。
3.2 光路对齐光路对齐是指调整光学元件的位置和方向,以使光束尽可能准确地通过系统。
Zemax提供了光路径追踪和反射衍射分析工具,可以帮助用户找到最佳的光学元件位置和角度。
3.3 聚焦和能量分布在激光器设计中,聚焦度和能量分布是两个重要的参数。
Zemax可以计算和优化光束的聚焦度和能量分布,帮助用户实现所需的聚焦效果和能量分布。
3.4 光损耗分析光损耗是指光束在激光系统中发生的能量损失。
Zemax可以模拟光束的传输和反射、透射过程,计算光损耗,并帮助用户找到降低光损耗的方法。
Zemax 2003 中高斯光束计算步骤
Zemax 2003 中步骤:Anaylsis-calculations-gaussian beam中计算高斯光束传输(快捷键 ctrl +B)Gaussian beam data-setting中初始高斯光束参数设置:M2:光束的模式,为大于1的整数,1为单基模,大于1为多模。
Surf 1 to Waist:1面距离束腰的距离,因此一般做法是在物面和光学组前插一个1面,将束腰“放在”1面上。
Divergence:远场发散角。
Radius:光波的半径,束腰处无穷大。
Rayleigh:瑞利长度,这三个随便一本激光原理的书里都有。
目前我的一个认识:高斯光束计算在zemax 2003中可以也只能计算束腰尺寸,位置,远场发散角等,欢迎大家相互交流。
Email: boooq@by hust—booq 2008-1-26PS:没有时间翻译,在这里把Zemax里所有有关资料汇总一下,给出一个简单案例。
-=-=-=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=-=-=-高斯光束Zemax介绍Computes Gaussian beam parameters.Wavelength: The wavelength number to use for the calculation.M2 Factor: The M2 quality factor used to simulate mixed mode beams. See the Discussion.Waist Size: The radial size of the embedded (perfect TEM00 mode) beam waist in object space in lens units.Surf 1 to Waist: The distance from surface 1 (NOT the object surface) to the beam waist location. This parameter will be negative if the waist lies to the left of surface 1.Update, Orient, Surface: See below.Discussion: This feature computes ideal and aberrated Gaussian beam data, such as beam size, beam divergence, and waist locations, as a given input beam propagates through the lens system. This discussion is not meant to be a complete tutorial on laser beam propagation theory. For more information on Gaussian beam propagation, see one of the following references: "Lasers", A. E. Siegman, University Science Books (1986), "Gaussian beam ray-equivalent modeling and optical design", R. Herloski, S. Marshall, and R. Antos, Applied Optics Vol. 22, No. 8 pp. 1168 (1983), "Beam characterization and measurement of propagation attributes", M. W. Sasnett and T. F. Johnson, Jr., Proc. SPIE Vol. 1414, pp 21 (1991), and "New developments in laser resonators", A. E. Siegman, Proc. SPIE Vol. 1224, pp 2 (1990).A Gaussian laser beam is described by a beam waist size, a wavelength, and a location in object space. The Gaussian beam is an idealization that can be approached but never attained in practice. However, real laser beams can be well described by an embedded Gaussian beam with ideal characteristics, and a quality factor, called M2, which defines the relative beam size and divergence with respect to theembedded Gaussian mode. The ideal M2 value is unity, but real lasers will always have an M2 value greater than unity.This feature requires the definition of the initial input embedded beam properties, and the M2 value. The input embedded beam is defined by the location of the input beam waist relative to surface 1 (note this is not the object surface, but the first surface after the object) and the waist radial size at this location. ZEMAX then propagates this embedded beam through the lens system, and at each surface the beam data is computed and displayed in the output window. ZEMAX computes the Gaussian beam parameters for both X and Y orientations.Default beam parameters:ZEMAX defaults to a waist size of 0.05 lens units (no matter what the lens units are) and a surface 1 to waist distance of zero; this of course means the waist is at surface 1. The default values may be reset by clicking on the "Reset" button. After the default values are computed and displayed, any alternate beam waist size and location may be entered and that Gaussian beam will be traced instead.Propagating the embedded beam:Once the initial beam waist and location parameters are established, ZEMAX traces the embedded beam through the system and computes the radial beam size, the narrowest radial waist, the surface coordinate relative to the beam waist, the phase radius of curvature of the beam, the semi-divergence angle, and the Rayleigh range for every surface in the system. ZEMAX calls these parameters the Size, Waist, Waist Z, Radius, Divergence, and Rayleigh, respectively, on the text listing that is generated.The quality factor:All of the preceding results are correct for the ideal embedded Gaussian beam. For aberrated,mixed-mode beams, a simple extension to the fundamental Gaussian beam model has been developed by Siegman. The method uses a term called the beam quality factor, usually denoted by M2. The factor M2 can be though of as "times diffraction limited" number, and is always greater than unity. The M2 factor determines the size of the real, aberrated Gaussian beam by scaling the size and divergence of the embedded Gaussian mode by M. It is common practice to specify M2 for a laser beam, rather than M, although the factor M is used to scale the beam size. The M2 factor must be measured to be determined correctly. If the M2 factor is set to unity, the default value, ZEMAX simply computes the TEM00 data described above. If M2 is greater than unity, them ZEMAX computes both the embedded Gaussian beam parameters as well as the scaled data.Because the embedded Gaussian beam parameters are based upon paraxial ray data the results cannot be trusted for systems which have large aberrations, or those poorly described by paraxial optics, such as non-rotationally symmetric systems. This feature ignores all apertures, and assumes the Gaussian beam propagates well within the apertures of all the lenses in the system.Interactive Analysis:The Settings dialog box for this feature also supports an interactive mode. After defining the various input beam parameters, clicking on "Update" will immediately trace the specified Gaussian beam, and display the usual results in the dialog box. The parameters for any surface may be viewed, and the surface number selected from the drop down list. The orientation may also be selected using the provided control.The interactive feature does not in any way modify the lens or the system data; it is simply a handy calculator for displaying Gaussian beam data.-=-=-=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=-=-=-相应评价函数:GBW0, GBWA, GBWD, GBWZ, GBWRGBW0: Minimum Gaussian beam waist in image space of specified surface.GBWA: Radial beam size on specified surface.GBWD: Beam divergence in optical space after specified surface.GBWZ: Z-coordinate of image space Gaussian beam waist relative to surface.GBWR: Radius of curvature of Gaussian beam at surface.If Hx is non-zero, then the computation is for the x-direction beam, otherwise, it is for the y-direction. Hy is used to define the input beam waist, and Px is used to define the Surface 1 to waist distance.See the Gaussian Beam feature for details.-=-=-=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=--=-=-=-=-=--=-=-=-=-=-一个案例:Gaussian Beam ParametersFile : D:\setup\zemax\Samples\LENS1.ZMXTitle: Expander for aimingDate : THU MAR 20 2008Data for 0.5320 microns.Size : The radial beam size at the surface.Waist : The radial beam waist.Waist Z : The distance from the waist to the surface.Radius : The phase radius of curvature at the surface.Divergence: The semi-angle of the beam asymptote.Rayleigh : The Rayleigh range.Units for size, waist, waist-z, radius, and Rayleigh are Millimeters.Units for divergence semi-angle are radians.Input Beam Parameters:Waist size : 1.00000E-001Surf 1 to waist distance: 0.00000E+000M Squared : 2.00000E+000Y-Direction:TEM00 fundamental mode results:Sur Size Waist Waist Z Radius Divergence Rayleigh1 1.00000E-001 1.00000E-001 0.00000E+000 Infinity 1.69341E-003 5.90525E+001 STO 1.00014E-001 6.56052E-002 4.60862E+001 8.08929E+001 1.63803E-003 4.00513E+001 3 1.10241E-001 3.79435E-002 2.31920E+001 2.63087E+001 4.46294E-003 8.50186E+000 IMA 4.47332E+001 3.79435E-002 1.00232E+004 1.00232E+004 4.46294E-003 8.50186E+000Mixed Mode results for M2 = 2.0000:Sur Size Waist Waist Z Radius Divergence Rayleigh OBJ 1.41421E-001 1.41421E-001 0.00000E+000 1.00000E+010 2.39484E-003 5.90525E+001 1 1.41421E-001 1.41421E-001 0.00000E+000 1.00000E+010 2.39484E-003 5.90525E+001 STO 1.41442E-001 9.27797E-002 4.60862E+001 8.08929E+001 2.31652E-003 4.00513E+001 3 1.55904E-001 5.36603E-002 2.31920E+001 2.63087E+001 6.31155E-003 8.50186E+000 IMA 6.32623E+001 5.36603E-002 1.00232E+004 1.00232E+004 6.31155E-003 8.50186E+000X-Direction:TEM00 fundamental mode results:Sur Size Waist Waist Z Radius Divergence Rayleigh1 1.00000E-001 1.00000E-001 0.00000E+000 Infinity 1.69341E-003 5.90525E+001 STO 1.00014E-001 6.56052E-002 4.60862E+001 8.08929E+001 1.63803E-003 4.00513E+001 3 1.10241E-001 3.79435E-002 2.31920E+001 2.63087E+001 4.46294E-003 8.50186E+000 IMA 4.47332E+001 3.79435E-002 1.00232E+004 1.00232E+004 4.46294E-003 8.50186E+000Mixed Mode results for M2 = 2.0000:Sur Size Waist Waist Z Radius Divergence Rayleigh OBJ 1.41421E-001 1.41421E-001 0.00000E+000 1.00000E+010 2.39484E-003 5.90525E+001 1 1.41421E-001 1.41421E-001 0.00000E+000 1.00000E+010 2.39484E-003 5.90525E+001 STO 1.41442E-001 9.27797E-002 4.60862E+001 8.08929E+001 2.31652E-003 4.00513E+001 3 1.55904E-001 5.36603E-002 2.31920E+001 2.63087E+001 6.31155E-003 8.50186E+000 IMA 6.32623E+001 5.36603E-002 1.00232E+004 1.00232E+004 6.31155E-003 8.50186E+000。
激光器光学谐振腔高斯光束的仿真研究
激光器光学谐振腔高斯光束的仿真研究丁爱玲;王洪福【摘要】谐振腔是激光器的核心部件,光学谐振腔理论的重点是高斯光束.应用Simulink对谐振腔高斯光束进行了仿真,分析了仿真参数对仿真系统的影响,并指出了仿真系统的应用.【期刊名称】《机械工程与自动化》【年(卷),期】2009(000)002【总页数】3页(P53-55)【关键词】谐振腔;高斯光束;仿真【作者】丁爱玲;王洪福【作者单位】中北大学,机械工程与自动化学院,山西,太原,030051;中北大学,机械工程与自动化学院,山西,太原,030051【正文语种】中文【中图分类】工业技术第 2 期(总第 153期)2009年 4 月机械工程与自动化MECHANICAI, ENGINEERING&AUTOMATIONNo.2 Apr.文章编号:1672-6413(2009)()2-0053-03激光器光学谐振腔高斯光束的仿真研究丁爱玲,王洪福 (中北大学机械工程与自动化学院,山西太原030051)摘要:谐振腔是激光器的核心部件,光学谐振腔理论的重点是高斯光束。
应用 Simulink 对谐振腔高斯光束进行了仿真,分析了仿真参数对仿真系统的影响,并指出了仿真系统的应用。
关键词:谐振腔;高斯光束;仿真中图分类号: TP391.9文献标识码: A l仿真系统创建谐振腔是高功率横流 C02 激光器的核心部件,谐振腔的温度决定了激光器中 CO :气体能否发光以及功率的稳定性、发光效率等关键性质。
当激光器工作时,阴极、阳极间放电激励 C02 、 N2 、 He组成的混合气体发光,发出的弱强度的光在谐振腔振荡形成高强度的激光,通过透镜输出。
高功率横流 C02 激光器谐振腔的仿真关系到电磁学、光学、流体力学、热学等,是一个庞大而复杂的工程。
电磁学、光学是整个谐振腔仿真的基础,其它关系都是基于此基础上的后续处理。
本文主要讨论谐振腔内的电磁学、光学关系的仿真。
电磁学、光学的仿真是一个在计算机内再现谐振腔内光场的过程。
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Zemax激光高斯光束仿真
_____开题报告
学生:陈琪物理与信息工程学院
指导老师:陈翔宇江汉大学
一.研究的目的和意义
激光自60年代初问世以来,由于其亮度高、单色性好、方向性强等优点,在许多领域得到了广泛应用。
例如激光加工、激光精密测量与定位、光学信息处理和全息术、模式识别和光计算、光通信等。
但无论激光在哪方面的应用,都离不开激光束的传输,因此研究激光束在各种不同介质中的传输形式和传输规律,并设计出实用的激光光学系统,是激光技术应用的一个重要问题。
激光具有方向性好能量散射少接近与单色光单位面积能量高等优点所以在光纤通信材料加工等方面有广泛应用。
光作为目前应用领域不论是在工业切割还是在医学光子领域各种各样的场合越来越需要引进这种光源。
但由于激光具有单位面积能量高不易进行实物实验;还有就是各种光学元器件价格昂贵为了减少损失各种光学模拟软件应运而生。
光学模拟软件可以极大程度的还原真实的实验过程可以做各种各样的光路模拟波形仿真。
Zmax作为一款光学模拟软件其具有上手容易功能强大基本可以满足光学设计要求。
二.国内外现状及发展趋势
Zmax作为一款光学模拟软件其具有上手容易功能强大基本可以满足光学设计的要求,目前市面上主要的光学辅助设计软件有
■Zemax (光学设计软件)
■TracePro(光学仿真软件)
■ASAP(光学仿真软件)
■LightTools(光学仿真软件)
■CODEV (Optical Research Associates )
■OSLO (Lambda光学设计软件)
•ZEMAX 是将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。
•OSLO 是处理光学系统的布局和优化的代表性光学设计软件。
•CODE V是Optical Research Associates推出的大型光学设计软件,功能非常强大,价格相当昂贵。
•TracePro 是能进行常规光学分析、设计照明系统、分析辐射度和亮度的软件。
•ASAP:世界各地的光学工程师都公认ASAP(Advanced Systems Analysis Program,高级系统分析程序)为光学系统定量分析的业界标准。
ASAP的分析功能包括照明分析、辐射度测量、偏振、光纤耦合效率、干涉测量、杂光分析(散射和鬼影分析)、成像质量及薄膜镀膜性能分析。
•LightTools是一个全新的具有光学精度的交互式三维实体建模软件体系,在系统初步设计、复杂系统设计规划、光机一体设计、杂光分析、照明系统设计分析、单位各
部门间学术交流和数据交换、课题论证或产品推广等各环节中均可发挥重要的作用,成为人们理想的工具。
ZEMAX已经成为当今使用最普遍的光学设计软件之一
※市场占有率:80~85%
※全球已经销售了两万多套
※台湾地区已经销售600多套
※我国大陆地区已经有300多套。
市场应用
※应用范围:
•传统相机、数码相机、内窥镜等光学镜头的设计
•DVD、VCD读写头
•投影系统,背投电视
•照明系统
•干涉仪
•LED
•Laser diode
•光通信器件设计等等…
Zemax使用群
※NASA美国太空总署,Sandia 国家实验室, U.S.Army军队, HP, Motorola…
※中国台湾地区:电子所,中科院,大学…以及扫描仪,相机,望远镜,投影机等制造商.
※中国大陆:光学、光电研究所,大学,光学公司,光学加工厂,从事光学镜头、条形码、投影仪、背投影电视、光通信器件、VCD及DVD读写头等的设计的公司。
ZEMAX简介(I)
∙ Focus Software 公司产品——光学镜头设计和光学系统分析软件
版本有三个等级:
*ZEMAX—SE(标准版)
*ZEMAX—XE(完整版)
*ZEMAX—EE(专业版)
∙每年有数次版本更新,可以到ZEMAX的网站上下载更新
∙界面友好,容易上手;资料丰富,既可以直接选择,又可以自定义;
∙可建立反射、折射、衍射及散射等光学模型;
∙可进行偏振、镀膜和温度、气压等方面的分析
∙具有强大的像质评价和分析功能;
∙丰富的资料库,有现成的镜头和玻璃、样板数据,可供用户选择;
∙大部分窗口都提供在线帮助,方便随时获取相关功能的在线解释和帮助;
三.研究课题
本课题主要是研究zemax软件的使用以及熟悉一下操作实践
1)根据自己要设计的系统,先有一个大致的光学结构。
2)从手册查阅,找到类似的光学结构。
3)输入系统,然后优化这个系统知道自己满意。
分析功能得到系统的预期。
主要需要使用的是,点图,就是spot diagram.这个可以看出最后系统的点好坏。
波面图,就是OPD fan,这个可以看出设计的系统在出瞳位置的波面差
还有就是MTF,zemax的mtf有两种,一种是衍射的,一种是几何的,一般来说在OPD超过5个波长的时候几何的比较常用其余的就是优化的时候如何能调整优化参数。
最后可以通过公差torlrance对未知的系统成品
四.进度计划
我的论文设计工作主要分三个阶段,设计前期主要是搜集论文所需的各种资料和进行方案论证,中期进入各项实际制作,最后完成毕业设计报告的写作。
其时间安排大体如下:
(1).收集资料1周。
(2).了解并掌握zemax软件工作原理及方法4周。
(3).对半导体激光器进行调谐实验2周。
(4).记录并整理数据2周。
(5).撰写毕业论文2周。
五.最终目标
经过长期而细致的资料收集,对课题的原理及研究应用达到熟悉和掌握,同时能够熟练使用半导体激光器,掌握它的几种调谐技术,能够自主测量数据,并作出分析。
最后能够完整撰写出毕业论文,并且能够完成毕业答辩。