F-Theta物镜激光扫描系统的性能分析(中)

cherryjhy · 发表于 2023-3-30 17:45:44

详述应用案例

光线追迹模拟和结果

定位双轴振镜扫描仪

 双轴反射镜由两个分离的镜子组成。
 第一镜将目标光束偏转到x方向，而光束沿第二个镜子的旋转轴偏转。
 第二反射镜将目标光束偏转到y方向。
 在VirtualLab中关于反射镜的设置可以在LSC.0001中找到。
file used: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_01_RayTracing.lpd

评价扫描场尺寸

 为了在探测器平面（视野场）评价扫描场的大小，可以执行一个扫描过程。
 使用参数运行的扫描模式，通过逐步的改变反射镜X和反射镜Y倾斜角度直至最大机械角度±12.5°，以模拟扫描过程。。

扫描过程的结合点图

 上图显示了偏转光束中主光线的位置，光束由于不同位置的反射镜而发生了偏转。由参数运行（Parameter Run）的联合输出特性（Combined Output Feature）生成。
 参数运行的组合光斑图可以在探测器平面上评估扫描场尺寸（例如50mm x50mm）。
 此外，扫描位置位于非等距网格，由镜子倾斜和实际入射扫描角Theta之间的非线性关系生成（想要更多细节，参见下一张幻灯片）。
file: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_02_ScanningProcedureAngles.run

反射镜倾斜和入射扫描角Theta之间的非线性关系

 为了更好地说明反射镜X和Y倾斜角和入射扫描角Theta之间的非线性关系，执行相似的参数运行（此过程中没有使用扫描光学原价n）（参见下图）。
 这种非线性特性是由三维反射定律和两个扫描维度分离的反射镜引起的。
 因此，探测器的位置位于一个非等距网格上。
 为了生成一个等距网格，必须使用3D反射定律来解析地补偿非线性。

file used: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_03_NonLinearBehavior.run

补偿反射镜倾斜和目标平面上光斑位置之间的非线性关系

 上一个幻灯片，我们已经看到了反射镜倾斜和目标平面上光斑位置之间的一个非线性关系。在下面我们将使用VirtualLab的参数耦合（Parameter Coupling）工具来补偿非线性关系。
 在F-Theta物镜焦平面上，光束的横向位置线性依赖于球形入射角Theta（θ）和有效焦距（EFL）。
 理想的球入射角Theta和Phi可以由探测器平面上的光束理想横向位置(x,y)计算得到。

通过参数耦合进行系统调整

 如前面的扫描过程所示，反射镜倾斜和探测器平面上点位置之间的非线性关系可以由参数耦合中补偿。
 因此，对于某点的位置，扫描镜的方向可使用三维反射定律来计算。
 使用参数耦合工具，系统可根据三维反射定律来进行调整。

1.用户在成像面输入光束的理想横向位置
2.系统参数
3.输入变量
4.源代码编辑器（脚本定义，实现实际的补偿。）

参数耦合脚本的输入变量也可以通过LPD的参数预览来进行访问。

轴上的3D光线追迹分析

file used: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_01_RayTracing.lpd

离轴P（25，25）mm上的3D光线追迹分析

F-Theta物镜激光扫描系统的性能分析(中)

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