ansys空間電場仿真的案例
Ansys Zemax | 如何使用物理光學傳播（POP）工具描述空間電場傳播（一）
附件下載
聯系工作人員獲取附件
本文是系列文章的第一部分，介紹了OpticStudio中的物理光學傳播（POP）工具，該工具能夠在自由空間中模擬電場的傳播。文中還引入了Beam File Viewer功能，它可用于檢查每個表面上光束的相位和強度。
介紹
物理光學傳播 （POP） 工具是 OpticStudio 中唯一需要動手指導才能獲得正確結果的工具之一。原因在于它采用標量衍射理論在空間中模擬電場的傳播，從而對菲涅耳傳播過程非常敏感。這個過程必須在實現高光束分辨率與捕獲所有空間頻率的寬網格寬度之間取得平衡。因此，用戶每次都必須徹底檢查 POP 運行的設置和結果。
本系列將介紹使用 POP 設置和評估簡單系統的正確方法。在本文中，我們將討論示例系統并研究評估 POP 結果的方法。
物理光學傳播幫助文件
因此，在閱讀這一系列文章之前，請先閱讀OpticStudio提供的資料（幫助手冊）中有關物理光學傳播的內容。
如下圖所示，可以在Help菜單欄中找到"Help System"按鈕，直接搜索“POP”，或者從目錄中選擇“The Analyze Tab \ Laser and Fibers Group \ About Physical Optics Propagation”。
示例鏡頭文件
本文的范例結構如下圖所示：該系統由兩片非球面單透鏡構成。第一片透鏡準直光束，第二片透鏡聚焦光束。其中：兩片透鏡都使用了r4非球面系數來校正球差。
注意：在光束的準直部分有一個小的中央遮擋，系統的波長設置為 1 um。
假設系統光源為光纖提供的高斯光束。
設置系統Aperture Type為Object Space NA，Aperture Value為0.05。
展開 Ansys Zemax | 如何使用物理光學傳播（POP）工具描述空間電場傳播（三）
存儲這種規模的像素陣列需要4.3 GB的RAM空間。</span></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(63, 63, 63);">對于一般電腦而言，要計算如此大量的像素對幾乎是不可能完成的任務，即便能夠計算，也需要耗費極長的時間。因此，采用物理光學傳播（POP）方法來查看相位分布顯然是不切實際的。</span></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(63, 63, 63);">對于大多數大孔徑系統，通常情況下，基于光線的光纖耦合算法（Ray-based Fiber Coupling）更為適用，物理光學傳播分析并非必要。對于絕大多數光纖耦合系統，透鏡邊緣所產生的衍射效應并不顯著。在此類情況下，建議使用基于光線的光纖耦合算法。</span></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/ssJ36PiaQIGl0p9GbqasmvalIO8k8Rr2Wcsr4BGAGtibIK2be1FKpH6MAIMMq0UVErs4mxDnhaqodTDI5niaClaQg/640?
展開 Ansys Zemax | 如何使用物理光學傳播（POP）工具描述空間電場傳播（二）
轉換前空間中的網格寬度決定了轉換后空間的像素尺寸大小，較寬的網格可以使轉換后的面解析度更高。
為了提高第2面至第4面上的解析度，我們將起始網格寬度從0.1mm調整為了0.4mm。
執行一次POP之后，在光束查看器中放大面1上的光束部分，首先檢查起始光束的取樣數是否足夠。隨后在圖中可以看出雖然網格寬度放大到0.4mm，但是光束取樣仍然是足夠的。
此時，在面4之后，網格尺寸變成比較合理的寬度126mm。放大后可以看出光束取樣狀況比之前有了明顯的改善。
調整準直空間的采樣
在面9處，我們放置了一個圓形的遮擋區域，從圖中的光束查看器中可以看到網格寬度沒有改變。但是圓形遮擋區域出現了不平滑的鋸齒狀。這些X與Y方向的像素格造成的銳利鋸齒狀的邊緣缺陷，會在后續的傳播中越來越嚴重。
從系統的3D Layout中，可以看出光束從面3（第一個透鏡前表面）到面9（遮擋面）傳播距離不長并且光束大小也改變不大。因此，如果在系統中調整面3的取樣數，這一改變將會對后續幾個準直空間中的面產生相應的影響。
打開3上的光束文件，可以看到網格寬度為120mm。隨后在面屬性（Surface Properties）對話框中的Physical Optics區域中選擇要重新取樣這個光束，并且設定網格寬度為30mm，這樣可以將后續傳播面上的光束像素提高4倍。
再次執行POP后，可以看到面3的網格寬度如同預期是30mm，將面9上的光束放大后可以看到中心遮擋區域的解析度有了很大的提升，像素造成的鋸齒邊緣缺陷也有了明顯的改善。
采樣不足的圖像
在做了前面兩個改動之后，可以看出直到面13（第二篇透鏡的后表面）為止，取樣率都是沒問題的，但是在像表面上的取樣率還是比較差。
展開 