CN109902365A - 一种激光光源仿真模拟方法 - Google Patents
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Abstract
一种激光光源仿真模拟方法，属于照明光学领域，采用光斑轮廓测试仪测试数据，软件仿真模拟实际光束的方法，所述的仿真模拟方法具体分为3步：1.使用光斑轮廓测试仪测试激光光源在不同距离下的功率密度分布；2.使用多个高斯光源根据测试结果仿真逆推光源；3.使用其他距离下的功率密度分布校验模型，获得逼真的激光光源模型，本发明解决了传统激光发射光学系统设中分析精度低，结果评估不准确的问题，具有原理方法简单，仿真逼真度高的优点。
Description
技术领域
本发明属于照明光学领域，具体涉及一种激光光源仿真模拟方法。
背景技术
随着光纤激光器制造产业的迅速发展，光纤激光器在激光通讯、光电对抗、激光焊接、激光武器等领域的应用不断扩大深入，对于激光发射光学系统设计的要求也在不断提高，而设计的精准性在很大程度上依赖于激光光源的模型的准确程度，激光光源模型与激光光源实际状态越接近，光束发射系统的设计分析越接近实际情况，从而可以达到对设计结果的准确分析与评估。目前有多种仿真方法进行仿真模拟，其原理和特点都各不相同，但大多数都采用单一高斯光源仿真的方法，其缺点在于高斯光源为理想光源，与实际激光光源能量分布差异较大，特别是功率越高偏差越大，对仿真结果的准确性造成很大影响。本发明公开了一种激光光源仿真模拟方法，具有方法原理简单，仿真逼真度高的特点。
发明内容
本发明解决了传统激光光源仿真模拟中使用理想光源带来的逼真度低的问题，提供了一种激光光源仿真模拟方法，其采用实测光斑能量分布，多个光源逆推仿真的方法获得与实际激光光源一致的模拟光源。
本发明采用的技术方案是：
一种激光光源仿真模拟方法，其特征在于通过光斑轮廓测试仪对激光器出射激光束进行实际能量分布测试，获得激光光源实际参数，然后利用ZEMAX软件进行仿真建模，最后得到与实际激光光源一致的激光光源模型。所述的仿真方法具体分为3步：（1）使用光斑轮廓测试仪测试三个不同距离下的光斑能量分布；（2）使用ZEMAX的非序列模式建立多组高斯光源对前两个距离下的光斑能量分布进行仿真；（3）利用第三个距离下的光斑能量分布校验并修正模型，通过调整每组高斯光源的参数，获得与实际激光光源状态一致的光源模型。
本发明的有益效果是：
采用实测数据和多光源组合方式获得光源模型。
附图说明
图1光斑轮廓测试仪对光斑信息采集示意图；
图2真实光源能量分布曲线；
图3为真实光源与模拟光源能量分布曲线对比图；
图4为激光光源仿真模拟方法流程图。
具体实施方式
如图4所示，一种激光光源仿真模拟方法首先，具体方法为：
首先，利用激光光斑轮廓测试仪测试激光器发出的激光光斑能量分布，测试光路如图1所示。根据仿真需要，分别采集1m、10m和20m距离下激光光斑能量分布数据，根据所得数据结果得到三个距离下光斑在相互垂直坐标方向的能量分布曲线，如图2所示。
然后利用ZEMAX软件的非序列功能对激光光源建模，建模采用多个高斯光源叠加的形式，高斯光源的数量根据实际激光光源的具体分布确定，每个高斯光源由10个从大到小的面光源叠加组成，给每个面光源分配不同的能量，模拟高斯光源的近场能量分布特征；指定每个面光源不同发射角度的能量分布，模拟高斯光源的远场能量分布特征，使几个高斯光源经过同一准直镜头准直，准直镜头参数与光纤激光器实际准直头参数一致，调整高斯光源的角度，模拟实际光源的能量分布形式；改变高斯光源的前后位置，模拟是激光源不同区域的离焦程度。在高斯光源模型前1m和10m处设置探测器，通过软件的非序列光线追迹功能，获得光源模型在1m和10m处的能量分布曲线，使实际激光光源和模拟光源在1m和10m两个距离下的能量分布曲线一致。
最后利用20m距离下测得实际激光光源能量分布曲线对模型进行校验，如果能量曲线不吻合，则改变模拟光源的角度和位置参数，直至两能量曲线基本吻合，如图3所示，获得高精确度的仿真光源模型。
Claims (1)
1.一种激光光源仿真模拟方法，其特征在于通过光斑轮廓测试仪对激光器进行测试，获得激光光源实际参数，利用ZEMAX软件进行仿真建模，得到与实际激光光源一致的激光光源模型，所述的仿真方法具体分为3步：（1）使用光斑轮廓测试仪测试三个距离下的光斑能量分布；（2）使用ZEMAX的非序列模式建立多组高斯光源对前两个距离下的光斑能量分布进行仿真；（3）利用第三个距离下的光斑能量分布校验并修正模型，通过调整每组高斯光源的参数，获得与实际激光光源状态一致的光源模型。
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