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在F-Theta物鏡焦平面上，光束的橫向位置線性依賴于球形入射角Theta（θ）和有效焦距（EFL）。
理想的球入射角Theta和Phi可以由探測(cè)器平面上的光束理想橫向位置(x,y)計(jì)算得到。
通過(guò)參數(shù)耦合進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整
如前面的掃描過(guò)程所示，反射鏡傾斜和探測(cè)器平面上點(diǎn)位置之間的非線性關(guān)系可以由參數(shù)耦合中補(bǔ)償。
因此，對(duì)于某點(diǎn)的位置，掃描鏡的方向可使用三維反射定律來(lái)計(jì)算。
使用參數(shù)耦合工具，系統(tǒng)可根據(jù)三維反射定律來(lái)進(jìn)行調(diào)整。
1.用戶在成像面輸入光束的理想橫向位置
2.系統(tǒng)參數(shù)
3.輸入變量
4.源代碼編輯器（腳本定義，實(shí)現(xiàn)實(shí)際的補(bǔ)償。）
參數(shù)耦合腳本的輸入變量也可以通過(guò)LPD的參數(shù)預(yù)覽來(lái)進(jìn)行訪問(wèn)。
軸上的3D光線追跡分析
file used: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_01_RayTracing.lpd
離軸P（25，25）mm上的3D光線追跡分析
再次進(jìn)行掃描過(guò)程
使用參數(shù)運(yùn)行的掃描模式，從-10mm到10mm，在探測(cè)器平面逐步地（每個(gè)維度5步）上改變理想光束x位置和y位置，以完成掃描過(guò)程。
從參數(shù)運(yùn)行文檔，可以繪制場(chǎng)曲和畸變的期望的圖像，如LSC.0001所示。
file used: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_04_ScanningProcedurePos.run
掃描過(guò)程中的組合點(diǎn)列圖
file used: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_04_ScanningProcedurePos.run
從參數(shù)運(yùn)行（Parameter Run）中，可以生成所有單點(diǎn)圖的組合點(diǎn)圖。
點(diǎn)位置位于等距網(wǎng)格的原因是使用參數(shù)耦合（Parameter Coupling）工具補(bǔ)償反射鏡傾斜到期望輸入掃描角的非線性行為。
指定掃描過(guò)程的完整光線追跡數(shù)據(jù)可以在一個(gè)單獨(dú)文檔中獲得�；�?cè)u(píng)估
可以進(jìn)行一維畸變?cè)u(píng)估（輸入掃描角度Theta或者探測(cè)器橫向位置）。
下圖顯示了使用F-Theta而不是一個(gè)非球面透鏡以顯著改善F-Theta畸變（LSC.0001）。
LSC.0001中可以找到計(jì)算畸變的一個(gè)詳細(xì)解釋。
file used: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_05_FieldCurvatureDistortion.run results stored in: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_05_FiedlCurvatureDistortion.da
場(chǎng)區(qū)評(píng)估
以或者以輸入掃描角度Theta或者以探測(cè)器橫向位置來(lái)進(jìn)行一維場(chǎng)曲評(píng)估。
下圖顯示了使用F-Theta物鏡而不是一個(gè)非球面透鏡場(chǎng)曲的顯著改善（LSC.0001）。
可以在LSC.0001找到場(chǎng)曲計(jì)算的詳細(xì)說(shuō)明。
file used: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_05_FieldCurvatureDistortion.run
• A detailed explanation of the calculation of the field curvature can be found in LSC.0001.
results stored in: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_07_FiedlCurvatureDistortion.da
詳述應(yīng)用案例
場(chǎng)追跡的模擬和結(jié)果
分析光束剖面
幾何場(chǎng)追跡引擎可以在一個(gè)特定的探測(cè)器位置上更為精確地評(píng)估光束剖面，位置和直徑。
因此，使用聚焦區(qū)域探測(cè)器，通過(guò)幾何場(chǎng)追跡在幾何區(qū)域內(nèi)傳播場(chǎng)并且在衍射區(qū)域內(nèi)求解光束傳播的衍射積分。
將光束參數(shù)探測(cè)器（Beam Parameter Detector）應(yīng)用到傾斜探測(cè)器的場(chǎng)以獲得束腰距離dw。因此，場(chǎng)曲率值ZFC可以用物理光學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算。
file used: LSC.0001_LaserScanning_Asphere_07_BeamProfileOffAxis.lpd
在軸上P（0,0）mm分析光束剖面
在軸上，對(duì)于強(qiáng)度分布來(lái)說(shuō)，光束像差扮演一個(gè)次要角色。
球形相位可以由場(chǎng)追跡計(jì)算，相對(duì)于光線追跡的結(jié)果顯示了附加的離焦。這個(gè)離焦現(xiàn)象是由光束的衍射效應(yīng)造成的。
file used: LSC.0002_LaserScanning_F-ThetaObjective_08_BeamProfileOnAxis.lpd
光束參數(shù)探測(cè)器確定光束直徑和質(zhì)心位置和束腰。
由更精確的場(chǎng)追跡獲得的光束直徑，明顯高于工光線追跡獲得的結(jié)果。
附加的物理光學(xué)離焦由場(chǎng)追跡直接影響場(chǎng)曲值進(jìn)行計(jì)算，如下表所示。
外軸P（0,25）mm上分析光束剖面
一般來(lái)說(shuō)，離軸場(chǎng)軸上場(chǎng)由不同的中心方向與。
因此可以通過(guò)傾斜探測(cè)器以避免線性相位疊加，正如LSC.0001中提到。
像散球相位表明在x和y方向不同光束尺寸組形成的一個(gè)離焦光斑。
由更準(zhǔn)確的場(chǎng)追跡獲得光直徑束明顯高于由光線追跡獲得的結(jié)果。此外，由于像散，在x和y方向上所獲得的光束直徑有所不同。
由場(chǎng)追跡計(jì)算的附加物理光學(xué)離焦直接影響了場(chǎng)曲的值，如下表所示。
光束位置(=光束質(zhì)心)相比于光線追跡的結(jié)果也略有不同。
其他的VirtualLab特征
在此案例中，你將從以下選擇的特征中獲益：
各種探測(cè)器
– 測(cè)量的焦點(diǎn)位置取決于鏡掃描角
– 在探測(cè)器平面測(cè)量的光束位置
– 使用聚焦區(qū)域探測(cè)器計(jì)算聚焦區(qū)域中的場(chǎng)
參數(shù)耦合
對(duì)于掃描光學(xué)的期望輸入掃描角度Theta，調(diào)整反射鏡方向參數(shù)運(yùn)行
– 估計(jì)掃描場(chǎng)尺寸
– 生成場(chǎng)曲和畸變圖樣
總結(jié)
VirtualLab可以：
使用雙軸掃描鏡和F-Theta物鏡模擬激光掃描系統(tǒng)
在目標(biāo)平面分析偏轉(zhuǎn)光束
– 由光線追跡計(jì)算掃描場(chǎng)尺寸，場(chǎng)曲和畸變
– 由幾何場(chǎng)追跡精確計(jì)算光束剖面
– 場(chǎng)追跡可以精確分析光束位置和焦點(diǎn)
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進(jìn)一步閱讀：參考文獻(xiàn)
[1] Von Scanlab7 - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=16724483
[2] Frank Wyrowski ; Huiying Zhong ; Site Zhang ; Christian Hellmann; Approximate solution of Maxwell’s equations by geometrical optics. Proc. SPIE 9630, Optical Systems Design 2015: Computational Optics, 963009 (October 15, 2015)
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以下文件給出一個(gè)詳細(xì)的描述，如何在VirtualLab中設(shè)置和優(yōu)化激光系統(tǒng)：
入門視頻：
– 介紹光路圖
– 介紹參數(shù)運(yùn)行
使用案例：
– 元件的定位和取向
– 光線追跡引擎的設(shè)置和結(jié)果演示
– 使用參數(shù)運(yùn)行文檔
– 一維數(shù)值數(shù)據(jù)陣列多重圖像模式
– 大孔徑透鏡系統(tǒng)-通過(guò)幾何場(chǎng)追跡+進(jìn)行分析
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