设计与检测|光学设计仿真(zemax):36 高功率器件QCS
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发布时间：2024-04-22 21:48
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时间：2024-04-27 02:57
高功率光学设计：QCS在工业激光器中的仿真与性能解析
在工业光纤激光器的世界里，QCS（Quasi-Phase-Shifted Coupler System，准相移耦合器系统）作为关键输出器件，近年来在高功率应用场景中日益受到关注。本文将聚焦于QCS的光学仿真与性能分析，特别是针对其在高功率激光器中的应用和设计过程。
在设计QCS时，一个常见的方案是采用石英棒配合准直透镜组。首先，我们需要设定一个基础的光路系统，以1.064um波长，6mm入瞳直径，C79-80材料和0.065光纤NA（实际激光器系统可能略有差异）。初始焦距定位在65mm，系统NA角度也随之调整。
步骤一：初始系统设置
透镜的前表面和后焦距被设置为变量，以优化光斑半径和RMS类型。通过增加LONA（控制0、1视场球差）和EFFL（控制系统焦距）的操作数，我们期望得到更佳的光学性能。初次优化后，光斑半径RMS降低到了2.62um，系统表现出良好的NA匹配，物方空间呈现为平行光，像方空间NA为0.046，与预期相符。
进一步优化，将透镜划分为两片平凸镜片，曲率半径增加一倍，再次进行优化。这次，RMS半径降低至0.788，优化效果显著提升。
深入分析
球差曲线和POPD（Point Spread Function，点扩散函数）提供了关键的性能指标。其中，POPD的数值解读了光束宽度（X、Y方向）和M平方值（表示光束质量）。通过细致的分析，我们发现第6个面的M2值达到了1.004，这是设计成功的一个重要标志。
延伸阅读
光学设计与检测是一个广阔且深入的话题。从基础的光纤光学知识到激光应用，再到高阶的激光光束设计和光谱成像系统，每一步都需要精心的仿真和验证。此外，工业巨头如IPG的业绩和光电产业链的动态，以及前沿技术如元宇宙和激光微加工，都在这个领域中占据一席之地。
通过深入学习光电微课堂，我们不仅可以理解QCS的仿真技巧，还能掌握更多关于激光、光刻机、光刻技术和激光雷达等领域的知识，提升设计和检测的精准度。让我们一同探索光的世界，解锁光学设计的无限可能。
