Grundlagen BeamXpertDESIGNER

BeamXpertDESIGNER verwendet zwei unterschiedliche Modellierungsansätze. Das erste Modell nutzt die Propagation der Momente erster und zweiter Ordnung der Intensitätsverteilungen zur Simulation. Ein proprietärer Ansatz gestattet hierbei eine weniger restriktive Anwendung der paraxialen Näherung. Da die Berechnung sehr schnell erfolgt, kann die Simulation in Echtzeit durchgeführt werden.

Im zweiten Modell wird die Laserstrahlung durch ein Bündel geometrisch-optischer Strahlen repräsentiert, die per klassischem Raytracing durch das System propagiert werden. Diese Strahlenbündel sind so ausgelegt, dass sie dem sogenannten Gauß-Schell-Modell entsprechen. Aus dem Strahlenbündel lassen sich an jedem Ort im optischen System die Strahlpropagationsparameter, darunter die besonders wichtige Beugungsmaßzahl M², ableiten. Anhand der Änderung der Beugungsmaßzahl des Strahlenbündels beim Durchgang durch das optische System kann der Umfang der auftretenden Aberrationen, (z. B. durch unpassende Linsenwahl oder -anordnung) aufgedeckt werden.

Ein typischer Workflow besteht deshalb in der interaktiven Auslegung des optischen Systems unter Anwendung der Propagation der Intensitätsmomente mit anschließender Kontrolle auf Aberrationen mit Hilfe der Gauß-Schell-Strahlenbündel wie es nebenstehend schematisch verdeutlicht ist.