RP系列 |聚焦激光束在電介質鏡上

如果你有一個緊密聚焦的激光束,被認為是一系列具有明顯不同傳播方向的平面波的疊加;這與光束發散度有關。
想象這樣的光束在介電鏡上反射,反射率不僅取決于波長,還取決于入射角。不應該將反射率作為主要方向;這實際上意味著你假設一個簡單的平面波的反射,忽略光束發散。那么問題來了:鏡子的角度依賴性是否會顯著影響這種光束的反射?
關于該問題的相關性的第一個檢查可能是計算反射率在相關角度范圍內是否有顯著變化;可以使用任何簡單的薄膜涂層軟件來完成。實際計算產生的反射率和可能的更多細節需要更多的東西,例如產生的反射光束輪廓——如何完成?

使用空間傅里葉變換

從數學上講,只要處于線性狀態,問題就不會太復雜,即只要涉及的光強度不太高。那么我們可以簡單的
  • 將聚焦光束視為平面波的疊加,

  • 根據其入射角計算每個平面波分量的反射

  • 從反射平面波的疊加構造得到的反射光束。

換句話說,我們應用空間傅里葉變換(本質上意味著計算其平面波分量的幅度),將傅里葉變換與反射的幅度系數相乘,并在需要時變換回真實空間。

如何在實踐中做到這一點?

想象一下,如何使用無法進行此類計算的簡單薄膜涂層軟件來做到這一點。您可以從其他一些數值軟件開始,例如 Matlab 之類的軟件,以便將空間傅里葉變換應用于您的輸入光束,作為解釋算法的第一步。當您嘗試應用平面波分量的反射時,麻煩就來了。反射率計算不僅需要進行一次,還需要使用薄膜鍍膜軟件對每個組件進行計算——數字上可能計算 100 個或更多。因此,將其與其他軟件接口,例如,您可以從 Matlab 遠程控制它。這在某些情況下可能有效,但通常您沒有這樣的遠程控制功能。然后另一種方法是計算反射幅度與入射角的表格,將其存儲在文件中并將其導入 Matlab。無論如何,它變得乏味。然后你開始考慮在 Matlab 中做所有的事情,這是可能的。
更好的方法是在薄膜軟件中做所有事情,包括傅里葉變換的東西。你只需要有一個足夠靈活的產品。  RP Coating  軟件。該應用程序制作了一個 演示案例。 由于內置 腳本語言 ,只需幾行腳本代碼即可執行任務。擁有這樣的靈活性真是太好了,特別是如果您想做進一步的事情,例如對情況進行詳細分析。

靈活性對于實際工作至關重要

這只是另一個例子,說明軟件不僅可以在某個技術和科學領域進行基本計算,而且還足夠靈活,可以在更復雜的環境中應用。這就是經常發生的事情,例如在技術顧問的日常生活中。不幸的是,有很多好看的軟件包在這方面很欠缺。你可能會很容易開始,但在做一些真正的工作時最終會達到極限。
當然,做這些事情需要一些技術知識;僅靠軟件可能還不夠。但是,該軟件附帶 (a) 大量的演示腳本,您可以從中學習這些技巧,并且 (b) 在個人 技術支持下 :如有必要,根據您的需要提供更多腳本代碼來幫助您。

邊玩邊學

一旦擁有了這樣的模型,它不僅很有趣而且很有啟發性。你經常期待某些結果,發現與模擬結果的差異,理解這些等等。這就是真正的技術能力如何增長——不僅僅是通過閱讀教科書!

RP系列 |聚焦激光束在電介質鏡上的圖1

圖 1: 示例情況下反射光的角分布,其中入射光的平均入射角為 20°。反射光的平均角度明顯更小。
示例案例中,您可以發現一個有趣的物理細節,即可以違反“輸出角等于入射角”的普通定律(見圖):輸出角的平均角方向可能不滿足該定律,盡管每個涉及的平面波組件做到了。這僅僅是因為鏡子比其他鏡子反射某些角度分量更多。

RP系列 |聚焦激光束在電介質鏡上的圖2
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