BeamXpertDESIGNER – rein funktional betrachtet

BeamXpertDESIGNER ist funktional exakt an die Bedürfnisse von Laserentwicklern und -anwendern angepasst und ermöglicht eine 3D-Echtzeitsimulation.

Anwender in Industrie und Forschung stehen regelmäßig vor der Herausforderung, optische Systeme für die Ausbreitung und Führung von Laserstrahlung zu entwerfen.

BeamXpertDESIGNER nutzt im ersten Schritt einen mathematisch relativ einfachen Ansatz ("Beam"-Modell), um eine sehr schnelle Berechnung zu ermöglichen, sodass die Wirkung des optischen Systems auf die Eigenschaften des Laserstrahls praktisch in Echtzeit berechnet und dargestellt werden kann.

Dadurch können die Anwender, wie in einem CAD-Programm für mechanisches Design, alle Komponenten direkt „anfassen“ und „bewegen“ und bekommen sofort die Auswirkungen auf den Strahlverlauf sowohl visuell als auch numerisch dargestellt.

Hierin unterscheidet sich BeamXpertDESIGNER von allen kommerziellen Optik­simulations­programmen auf dem Markt, bei denen die Eingangs­parameter umständlich eingegeben werden müssen und die Darstellung der Ergebnisse aufgrund der konventionellen Modellierungsmethode spürbar verzögert ist.

Anwender können auf diese Weise in sehr kurzer Zeit optische Systeme entwerfen, die z. B.:

  • Strahlungsfelder definiert kollimieren,
  • Strahltaillen mit definierten Taillendurchmessern bzw. Rayleigh-Längen an vorgegebenen Positionen im Raum erzeugen,
  • den Astigmatismus von Strahlungsquellen beseitigen oder erzeugen und
  • die Strahlrichtung gezielt manipulieren.

Dabei kann ebenfalls in kurzer Zeit ("Ray"-Modell) geprüft werden, wie

  • sich geringe Abweichungen in Position, Orientierung oder Beschaffenheit von optischen Komponenten auf das Ergebnis auswirken (Toleranzanalyse),
  • das optische System auf unterschiedliche Wellenlängen reagiert (Achromasie) und
  • sich Abweichungen in den Strahlparametern der Laserquellen bemerkbar machen (Toleranzanalyse).

Somit gestattet BeamXpertDESIGNER die schnelle und effiziente Auslegung optischer Systeme für Laserstrahlung.

Folgende Basisobjekte können in BeamXpertDESIGNER verwendet werden:

  • Laserstrahlquellen
  • Schirme
  • dünne Linsen
  • dicke Linsen (auch als Spiegel)
  • asphärische Linsen (auch als Spiegel)
  • Strahlteilerwürfel
  • Prismen
  • Blenden

Alle Objekte können gruppiert, gespeichert und geclont werden.

BeamXpertDESIGNER liefert damit die folgenden Informationen (im "Beam"-Modell):

  • kompletten Strahlverlauf in komplexen Systemen (inkl. Mehrfachreflexionen)
  • Strahllagen und -richtungen
  • Strahldurchmesser (an beliebigem Ort)
  • Strahldivergenzen
  • Strahltaillen: Postitionen, Durchmesser und Rayleigh-Längen

bzw. (im "Ray"-Modell):

  • Bestimmung von Aberrationen
  • optimiertes Design von asphärischen Komponenten
  • Transmission durch Blenden
  • Effizienz von Multi-Mode-Faserkopplung
  • TEM00-Leistungseinschluss bei Single-Mode-Faserkopplung.

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