非線性自聚焦效應
關注創建者：墨光科技 創建時間：2020-08-26
非線性自聚焦效應的視頻教程
ASNYS WORKBENCH基于UP耦合算法和非線性自適應網格的齒輪鍛造擠壓仿真
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Ansys Mechanical-單元、SMART裂紋擴展分析、NLAD網格非線性自適應重劃分、接觸
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非線性自聚焦效應的實例教程
文件：Self-focusing .fpw
首先計算了大模場面積的基模隨非線性自聚焦效應的收縮。模式求解中通常會忽略非線性效應。然而，編寫數行程序代碼，即可設置折射率分布及其非線性的變化，繼而重復計算光纖模式，直至出現自洽解。
該程序也說明了光束傳輸的應用，可模擬高功率下光束分布的變化。用戶可以采用LP01（低功率）與LP11模式的疊加，并研究光纖非線性效應的影響。可見，即使僅有LP11模式被激發，在大功率下也呈現不穩定狀態，大部分功率轉移到LP10模式中。
可獲得以下圖形：
圖1為給定光功率下模式分布（與自聚焦響應功率相差不大），對應折射率分布條件下的模式分布。可見，非線性效應極大地改變了折射率的分布。
圖2為模場面積與光功率的關系。當接近臨界功率時，模場面積急劇減小。
圖3為最大功率與纖芯半徑的函數關系。對應每一個纖芯半徑，用戶需計算軸上強度達到破壞閾值時的光功率。當然，也需要重新計算每一個功率所對應的模式。
圖4為光束分布的變化，模擬了光束的傳輸特性。
公眾號：武漢墨光
展開 首先計算了大模場面積的基模隨非線性自聚焦效應的收縮。模式求解中通常會忽略非線性效應。然而，編寫數行程序代碼，即可設置折射率分布及其非線性的變化，繼而重復計算光纖模式，直至出現自洽解。
該程序也說明了光束傳輸的應用，可模擬高功率下光束分布的變化。用戶可以采用LP01（低功率）與LP11模式的疊加，并研究光纖非線性效應的影響。可見，即使僅有LP11模式被激發，在大功率下也呈現不穩定狀態，大部分功率轉移到LP10模式中。
可獲得以下圖形：
圖1為給定光功率下模式分布（與自聚焦響應功率相差不大），對應折射率分布條件下的模式分布。可見，非線性效應極大地改變了折射率的分布。
圖2為模場面積與光功率的關系。當接近臨界功率時，模場面積急劇減小。
圖3為最大功率與纖芯半徑的函數關系。對應每一個纖芯半徑，用戶需計算軸上強度達到破壞閾值時的光功率。當然，也需要重新計算每一個功率所對應的模式。
圖4為光束分布的變化，模擬了光束的傳輸特性。
展開 光纖中的非線性自聚焦
模型描述
這里，我們研究光纖中非線性自聚焦的細節。首先，我們計算了由于非線性自聚焦的影響，大模面積光纖的基模如何收縮。
模式解算器實際上忽略了非線性效應。然而，只需幾行腳本代碼，我們就可以存儲包括其非線性變化在內的折射率分布，然后重新計算光纖模式。
圖1.模擬示意圖
模擬結果
圖2.初始理想高斯光束光強分布
圖3.理想高斯光束的成像切片
圖4 介質中存在吸收時理想高斯光束的成像切片
圖5.介質中存在吸收同時考慮自聚焦效應時理想高斯光束的成像切片
圖6.介質中存在吸收同時考慮自聚焦效應時帶像差高斯光束的成像切片
概述
當一束強激光入射到介質中后，由于強光場與介質的非線性作用，使得介質的線性折射率上會疊加與入射光強相關的非線性折射率。當入射光束的光強呈現空間上的非均勻分布時，由此引入的非線性折射率也是非均勻的，這將使不同空間位置的光所經歷的光程長度不同，即介質對入射光束的作用等價于光學透鏡，從而導致光束的自行聚焦效果。
特別地，當入射光束強度沿垂直光軸的界面內呈高斯形時，且強度足夠產生非線性效應的情況下，此時介質折射率的橫向分布也是鐘形的，從而對入射光束產生會聚作用，這就是高斯光束的自聚焦效應。
系統描述
本例重點展示了beer以及sfocus兩個命令的使用，給出了經過吸收之后高斯光束的強度分布輪廓圖，光束的吸收遵循比爾定律并且可能會出現自聚焦現象。研究發現，自聚焦效應會導致穿透剖面變窄，本例對比了以下四種情況：
（1）理想的高斯光束聚焦
（2）經過吸收之后的理想高斯光束聚焦
（3）經過吸收和自聚焦效應之后的理想高斯光束聚焦
（4）經過吸收和自聚焦效應之后的帶有像差的高斯光束聚焦
圖1.模擬示意圖
模擬結果
圖2.初始理想高斯光束光強分布
圖3.理想高斯光束的成像切片
圖4 介質中存在吸收時理想高斯光束的成像切片
圖5.介質中存在吸收同時考慮自聚焦效應時理想高斯光束的成像切片
圖6.介質中存在吸收同時考慮自聚焦效應時帶像差高斯光束的成像切片
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非線性自聚焦效應的最新內容
概述
當一束強激光入射到介質中后，由于強光場與介質的非線性作用，使得介質的線性折射率上會疊加與入射光強相關的非線性折射率。當入射光束的光強呈現空間上的非均勻分布時，由此引入的非線性折射率也是非均勻的，這將使不同空間位置的光所經歷的光程長度不同，即介質對入射光束的作用等價于光學透鏡，從而導致光束的自行聚焦效果。
特別地，當入射光束強度沿垂直光軸的界面內呈高斯形時，且強度足夠產生非線性效應的情況下
圖1.模擬示意圖
模擬結果
圖2.初始理想高斯光束光強分布
圖3.理想高斯光束的成像切片
圖4 介質中存在吸收時理想高斯光束的成像切片
熱軋是一種高于材料再結晶溫度的金屬成形過程。存在許多類型的熱軋工藝，包括結構形狀軋制，其中組件通過輥以獲得所需的形狀和橫截面。
結構鋼是最常見的熱軋材料。結構鋼的常見形狀包括工字鋼、h字鋼、t字鋼、u字鋼和槽鋼。工字梁具有工字形截面。橫截面的水平單元稱為法蘭，垂直單元稱為腹板
熱軋過程包括兩個基本階段：非穩態階段和穩態階段。熱軋過程的開始和結束為非穩態階段
概述
當一束強激光入射到介質中后，由于強光場與介質的非線性作用，使得介質的線性折射率上會疊加與入射光強相關的非線性折射率。當入射光束的光強呈現空間上的非均勻分布時，由此引入的非線性折射率也是非均勻的，這將使不同空間位置的光所經歷的光程長度不同，即介質對入射光束的作用等價于光學透鏡，從而導致光束的自行聚焦效果。
特別地，當入射光束強度沿垂直光軸的界面內呈高斯形時，且強度足夠產生非線性效應的情況下
概述
當一束強激光入射到介質中后，由于強光場與介質的非線性作用，使得介質的線性折射率上會疊加與入射光強相關的非線性折射率。當入射光束的光強呈現空間上的非均勻分布時，由此引入的非線性折射率也是非均勻的，這將使不同空間位置的光所經歷的光程長度不同，即介質對入射光束的作用等價于光學透鏡，從而導致光束的自行聚焦效果。
特別地，當入射光束強度沿垂直光軸的界面內呈高斯形時，且強度足夠產生非線性效應的情況下
光纖中的非線性自聚焦
模型描述
這里，我們研究光纖中非線性自聚焦的細節。首先，我們計算了由于非線性自聚焦的影響，大模面積光纖的基模如何收縮。
模式解算器實際上忽略了非線性效應。然而，只需幾行腳本代碼，我們就可以存儲包括其非線性變化在內的折射率分布，然后重新計算光纖模式。重復這一過程，直到我們得到一個自洽的解:
dr := 0.05 um
defarray
概述
當一束強激光入射到介質中后，由于強光場與介質的非線性作用，使得介質的線性折射率上會疊加與入射光強相關的非線性折射率。當入射光束的光強呈現空間上的非均勻分布時，由此引入的非線性折射率也是非均勻的，這將使不同空間位置的光所經歷的光程長度不同，即介質對入射光束的作用等價于光學透鏡，從而導致光束的自行聚焦效果。
特別地，當入射光束強度沿垂直光軸的界面內呈高斯形時，且強度足夠產生非線性效應的情況下
概述
當一束強激光入射到介質中后，由于強光場與介質的非線性作用，使得介質的線性折射率上會疊加與入射光強相關的非線性折射率。當入射光束的光強呈現空間上的非均勻分布時，由此引入的非線性折射率也是非均勻的，這將使不同空間位置的光所經歷的光程長度不同，即介質對入射光束的作用等價于光學透鏡，從而導致光束的自行聚焦效果。
特別地，當入射光束強度沿垂直光軸的界面內呈高斯形時，且強度足夠產生非線性效應的情況下
在復雜的結構設計分析中，通常很難確定在高應力區域中是否生成適當的細化網格。在做非線性大應變分析仿真時，可能由于單元變形過大，導致網格畸變，仿真不能收斂。
針對以上問題，ANSYS程序提供了近似的技術自動估計特定分析類型中因為網格劃分帶來的誤差
自聚焦效應
由克爾效應引起的另一個效應是非線性的自聚焦效應。將其考慮在內，可以計算光纖模式（見第 2 部分）。當光功率達到甚至高于1 MW 時，模式就會明顯收縮。如圖 3 所示：
圖 3：數值計算的石英光纖中模場面積與光功率的關系圖。非線性折射率取為 2.2 · 10?20 m2/W。紅線給出了自聚焦的臨界功率。
