激光光束分析的案例
2023重磅光學硬件儀器推薦：Beamfiler Basic光束質量分析儀
光研科技自主研發的光束質量分析儀可實現激光光斑檢測及測試應用。為客戶提供定制光束質量分析一體化設計解決方案，并支持多應用開發。光束質量分析儀裝置一體化設計，配套衰減方案設計，支持實時曝光及增益調節。適用半導體激光器，固體激光器，光纖激光器，超快激光器，激光測距等領域。目前已作為成熟產品在市場推廣，性價比高，得到大量客戶認同。現公司研發部可根據客戶不同需求進行模塊化定制。
Beamfiler 是一款用于Windows 系統的激光光束分析產品，我們將Beamfiler Basic型號的光束質量分析儀重磅推薦給大家。完整產品目錄獲取，咨詢及訂購方式：（電話和微信號碼：15172359028）
Beamfiler Basic型號
性能特點：
本產品像素大小3.45μm
光斑檢測直徑范圍34.5μm~7mm
標配磁吸衰減，方便操作，可選更高功率衰減配置，功率范圍可達1000W.
支持手動和自動實時曝光及增益調節
高性價比，可代替進口激光光束質量分析儀，實現激光光斑檢測及測試應用
典型應用：
需要對激光光斑形狀進行檢測得場合，如激光生產，維護以及激光應用；
光學器件質量檢查；
激光腔鏡調整；
外光路準直；
光纖對準耦合分析等。
產品參數：
軟件功能介紹
展開 RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—單模光纖內光束的特性(光束的傳輸特性)
研究非理想的入射條件下，單模光纖內多光束的傳輸特性。設定入射光為高斯型（不完全匹配光纖的導波模式），離軸入射，并具有一定的入射角。根據以上計算的光纖模式，用戶還需計算入射效率，采用多個光束傳輸，即可分析光纖內的傳輸特性。
圖1為yz平面的場振幅分布，可觀察到入射光如何進入包層的過程。
圖2為入射效率與初始光束半徑的函數關系。
RP 系列激光分析設計軟件 | 光束質量
光束質量
激光束的光束質量是激光束特性的一個重要方面。它可以以不同的方式定義，但通常被理解為在特定條件下(例如有限的光束發散度)激光束可以聚焦得多緊的度量。量化光束質量最常用的方法是：
光束參數乘積(BPP)，即束腰處的光束半徑與遠場光束發散角的乘積。
M2 因子，定義為光束參數乘積除以具有相同衍射極限的高斯光束的相應乘積。
BPP 或 M2 因子的低值意味著高光束質量。
高光束質量意味著平滑的波面(例如，整個光束剖面具有很強的的相位相關性)，這樣，用透鏡聚焦光束就能獲得波面為平面的焦點。擾亂的波面(見圖1)使光束聚焦更加困難，在給定光斑大小的情況下，光束發散會增大。
圖1：光束質量較差的激光束。與理想的高斯光束相比，波陣面有些混亂，這使得光束更難緊密聚焦。
在衍射受限的高斯光束中，M2 可以獲得最高的光束質量，其 M2 = 1。許多激光器都能接近這個值，特別是在單橫向模式下運行的的固態體激光器(→單模工作)和基于單模光纖的光纖激光器，還有一些低功率激光二極管(特別是 VCSELs)。
展開 RP 系列激光分析設計軟件 | 光束吸收裝置
光束吸收裝置
在各種情況下，都會有一束光（通常是激光束）是暫時或始終不需要的，因此需要被阻擋，例如,出于激光安全的原因。為此，可以使用某種安全吸收光功率的光束吸收器。與光束快門不同的是，光束吸收裝置不能被關閉，為了再次釋放這個光束，需要移除該裝置。
需要光束吸收裝置的一些典型情況：
當某種泵浦激光器向另一個設備(例如，鈦藍寶石激光器或OPO)發射光束時，需要暫時在沒有泵浦光的情況下工作(例如，清潔一些鏡子)，可以在設備之間插入光束吸收器(而不是關閉泵浦激光器)。
人們可能需要永久阻擋由寄生反射或透射產生的光束。例如，由于高循環的腔內功率，即使高功率激光器中的高反射鏡也可以傳輸大量的光功率。這種寄生光束可能導致激光危害或其他問題，例如一些激光鏡的支架的升溫，從而導致熱致失準。
一些光學設備會產生不需要的光束。例如，聲光偏轉器的非衍射光束或可變光衰減器中偏振器的輸出之一可能需要被吸收。
一種用于非常高功率水平的光束快門可以通過光束吸收器和可移動反射鏡的組合來實現，其可移動反射鏡到光路中，來實現光束進入吸收器。
光束吸收裝置的功能和類型
光束吸收器最重要的功能也許是避免任何光線沿其正常路徑傳播。只需一個簡單的光束阻擋裝置就能實現這一目的，例如，一個帶有黑色涂層(吸收涂層，如陽極氧化鋁)的金屬部件，可能還有一些冷卻管（fingers）。
在某些情況下，強烈抑制任何反射和反向散射光也很重要。例如，在激光安全性方面，即使來自千瓦激光束的散射光的最小部分也可能存在問題。那么簡單的光束阻擋器可能就不夠用了。因此，開發出了更多的具有更復雜設置的束流阱器件。例如，可以有一個光束被發射到其中的錐形黑色部分。盡管有吸收涂層，大多數被反射或散射的光到達黑色錐體的其他部分。
展開 
ZEMAX | 如何在 OpticStudio 中模擬激光光束傳播：第二部分 使用近軸高斯光束工具來模擬高斯光束
有以下三種工具可在 OpticStudio 的序列模式中模擬高斯光束傳播：
基于光線的方式
近軸高斯光束分析
物理光學傳播
本系列的三篇文章旨在介紹如何創建一個高斯激光光源、如何分析光束通過光學系統時的傳播和如何使用上述三種方式優化至最小光斑。上周我們講到了本系列文章的第一篇：ZEMAX | 如何在 OpticStudio 中模擬激光光束傳播：第一部分-高斯光束理論和基于光線的方式。
本文也會介紹適用于特定情況的最佳模擬方式，是系列文章的第二篇，重點介紹如何使用近軸高斯光束分析工具對高斯光束建模。聯系我們下載文章中的附件。
介紹
OpticStudio 序列模式提供了三種模擬高斯光束傳播的工具：基于光線的方式、近軸高斯光束和物理光學傳播 (POP)。基于光線的方式利用幾何光線追跡來建模光束傳播。近軸高斯光束計算高斯光束通過近軸光學系統傳播時的各種光束數據，包括光束尺寸和束腰位置。而 POP 通過傳播相干波前來模擬激光光束，能對任意相干光束進行詳細的研究。本系列的三篇文章討論了如何使用這三種方法來建模高斯光束。本文將介紹方法2 - 用近軸高斯光束模擬激光光束傳播。
近軸高斯光線分析
該工具在分析 (Analyze)... 激光和光纖 (Lasers and Fibers)... 高斯光束 (Gaussian Beams)…近軸高斯光束 (Paraxial Gaussian Beam) 中。近軸高斯光束分析是一種交互式功能，可以作為一個“計算器”快速計算高斯光束的特性。該功能需要定義初始輸入光束的屬性及其M2值，來模擬理想模式和混合模式的高斯光束。它的優點是允許您輸入理想模式和混合模式 (M2>1) 兩種狀態的高斯光束，并顯示光束傳播至光學系統每個表面時的光束數據。
展開 [VirtualLab] Inces-Gaussian光束產生渦旋陣列激光光束的觀測
Express 16, 19934-19949(2008)]的步驟，利用嵌入Dove棱鏡的非平衡Mach-Zehnder干涉儀模擬了基于Ince-Gaussian模的渦旋陣列激光光束的生成。所提出的干涉裝置產生的渦旋陣列激光光束在傳播過程中和焦點都可以保持其光束輪廓。因此，所提出的渦旋陣列激光光束以二維陣列的形式應用于光鑷和原子阱中，具有很大的前景。
任務說明
在VirtualLab Fusion中構建系統
系統構建模塊—光源
系統構建模塊—組件和探測器
渦旋陣列激光光束產生的仿真
在光源中使用不同模式階次生成渦旋陣列
橢圓度參數對渦旋陣列圖案的影響
總結—系統構建模塊…
在VirtualLab Fusion的工作流程
? 設置輸入場
? Basic Source Models [教程視頻]
?Ince-Gaussian Models [用例]
? 使用界面構造真實組件
? 定義組件的位置和方向
- LPD II : Position and Orientation [教程視頻]
? 為非序列追跡設置通道
- Channel Setting for Non-Sequential Tracing [用例]
VirtualLab Fusion 技術
文件信息
進一步閱讀
- Mach-Zehnder Interferometer
- Ince-Gaussian Modes
展開 ZEMAX | 如何在 OpticStudio 中模擬激光光束傳播：第三部分 使用物理光學傳播來模擬高斯光束
有以下三種工具可在 OpticStudio 的序列模式中模擬高斯光束傳播：
基于光線的方式
近軸高斯光束分析
物理光學傳播
本系列的三篇文章旨在介紹如何創建一個高斯激光光源、如何分析光束通過光學系統時的傳播和如何使用上述三種方式優化至最小光斑。
前面我們講到了本系列文章的前兩篇：
· 高斯光束理論和基于光線的方式
· 使用近軸高斯光束工具來模擬高斯光束
本文也會介紹適用于特定情況的最佳模擬方式，是系列文章的第三篇，重點介紹如何使用物理光學傳播工具來建模高斯光束，以及何時使用哪種工具。【 聯系我們下載文章中的附件。】
簡介
激光工程師經常發現有必要對激光在光學系統中的傳播進行建模。與基于光線的方法不同，物理光學傳播 (POP) 通過傳播相干波前來模擬激光光束，因此允許對任意相干光束進行非常詳細的研究。在接下來的章節中，我們將介紹如何使用 POP 建模光束傳播。
物理光學傳播
物理光學傳播通過傳播波前來模擬光學系統中的傳播。光束由離散采樣點的陣列上的數據表示，類似于用光線進行幾何光學分析的離散采樣。整個陣列通過光學表面之間的自由空間傳播。在每個光學表面上，系統會計算一個將光束從光學表面的一邊傳播到另一邊的轉換函數。因為光束是由其全部復值電場陣列描述的，所以物理光學傳播 POP 允許仔細研究任意相干光束，包括高斯或任何形式的高階多模激光束（光束是用戶可定義的）、遠焦衍射影響或有限鏡頭孔徑的影響（如空間濾波器）。這篇文章將不會深入如何使用物理光學傳播工具的細節。
展開 ZEMAX | 如何在 OpticStudio 中模擬激光光束傳播：第一部分-高斯光束理論和基于光線的方式
有以下三種工具可在 OpticStudio 的序列模式中模擬高斯光束傳播：
基于光線的方式
近軸高斯光束分析
物理光學傳播
本系列的三篇文章旨在介紹如何創建一個高斯激光光源、如何分析光束通過光學系統時的傳播和如何使用上述三種方式優化至最小光斑。本文也會介紹適用于特定情況的最佳模擬方式。
本文是三篇系列文章的第一篇，旨在介紹用基于光線的方式來模擬激光光束傳播。聯系我們下載文章中的附件
簡介
OpticStudio 序列模式提供了三種模擬光束傳播的工具:
基于光線的方式。 此工具用幾何光學追跡模擬光束傳播。
近軸高斯光束。 此工具模擬高斯光束且在光線通過近軸光學系統時報告包括光束尺寸和束腰位置的光束數據。
物理光學傳播 (POP)。此工具通過傳播相干波前來模擬激光光束傳播，因此允許對任意相干光束進行非常詳細的研究。
這個系列的三篇文章旨在介紹如何用三種方式模擬高斯光束。在本文中我們將介紹方法一：如何用基于光線的方式來模擬激光光束傳播。
高斯光束理論
一個束腰為 w0 的理想高斯光束可以用以下三個參數中的任意兩個進行描述，如圖下所示：
波長 λ
束腰 w0
發散角 θ
光束尺寸可以作為距束腰位置距離的函數。注意 OpticStudio 使用光束直徑的半寬，即半徑來描述光束寬度。
對于遠離束腰處，光束尺寸線性擴展。光束的發散角如下
在這里 zR 是光束的瑞利距離：
光束的相位曲率半徑是到光束束腰的距離z的函數：
這意味著在束腰位置 z = 0 處半徑為無窮大，在 z = zR 處達到最小值 2 zR，當 z 趨于無窮時，半徑漸近于無窮大。
展開 RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—多模光纖內光束的特性(模式分布的模擬)
該程序模擬了幾種導波模式下光纖內光束的傳輸特性。采用高斯光束入射，可與纖芯偏移，也可相對光纖軸向傾斜入射。此程序計算了所有模式的振幅分布，也可有效計算光纖輸出端的強度分布。除各輸出模式功率的計算之外，也可獲得以下圖形：
圖1為各導波模式的功率與入射光束位置的關系。
圖2為個導波模式的功率與光束斜入射角的關系。
圖3為給定光束偏移量下輸出光束的強度分布。
圖4為給定光束斜入射角下輸出光束的強度分布。
利用空間濾波“清理”激光光束
建模任務
在許多激光應用中，獲得良好的光束質量十分重要，而獲得良好光束質量的典型實驗方法是空間濾波。在空間濾波系統中，在中間焦平面(即傅立葉平面)上放置一個針孔以去除不需要的空間頻率分量。為了模擬這樣的系統，必須考慮來自針孔的衍射和激光束的衍射特性，我們在本例中演示了空間濾波效應。
[VirtualLab] 利用空間濾波“清理”激光光束
摘要
在許多激光應用中，獲得良好的光束質量十分重要，而獲得良好光束質量的典型實驗方法是空間濾波。在空間濾波系統中，在中間焦平面(即傅立葉平面)上放置一個針孔以去除不需要的空間頻率分量。為了模擬這樣的系統，必須考慮來自針孔的衍射和激光束的衍射特性，我們在本例中演示了空間濾波效應。
VirtualLab ：利用空間濾波“清理”激光光束
摘要
在許多激光應用中，獲得良好的光束質量十分重要，而獲得良好光束質量的典型實驗方法是空間濾波。在空間濾波系統中，在中間焦平面(即傅立葉平面)上放置一個針孔以去除不需要的空間頻率分量。為了模擬這樣的系統，必須考慮來自針孔的衍射和激光束的衍射特性，我們在本例中演示了空間濾波效應。
建模任務
直徑開口為7.5μm的空間濾波器
直徑開口為7.5μm的空間濾波器
直徑開口為5.0μm的空間濾波器
直徑開口為2.5μm的空間濾波器
輸出光束剖面和功率比較
輸出光束剖面和功率比較
VirtualLab Fusion一瞥
VirtualLab Fusion中的工作流程
?設置入射高斯場
-基本光源模型[教程視頻]
?從Zemax OpticStudioR導入鏡頭系統
-從Zemax導入光學系統[應用用例]
?設置元件的位置和方向
-LPD II:位置和方向[教程視頻]
?適當地設置傅里葉變換
VirtualLab Fusion技術
展開 1分鐘學習“激光光束”微知識
激光光束的知識您了解嗎？光束質量分析的新爆款儀器您可以試試哦！聯系方式：（13584002366（微信同號））
VirtualLab Fusion：利用空間濾波“清理”激光光束
摘要
在許多激光應用中，獲得良好的光束質量十分重要，而獲得良好光束質量的典型實驗方法是空間濾波。在空間濾波系統中，在中間焦平面(即傅立葉平面)上放置一個針孔以去除不需要的空間頻率分量。為了模擬這樣的系統，必須考慮來自針孔的衍射和激光束的衍射特性，我們在本例中演示了空間濾波效應。
建模任務
直徑開口為7.5μm的空間濾波器
直徑開口為7.5μm的空間濾波器
直徑開口為5.0μm的空間濾波器
直徑開口為2.5μm的空間濾波器
輸出光束剖面和功率比較
輸出光束剖面和功率比較
VirtualLab Fusion一瞥
VirtualLab Fusion中的工作流程
? 設置入射高斯場
- 基本光源模型[教程視頻]
? 從Zemax OpticStudioR導入鏡頭系統
- 從Zemax導入光學系統[應用用例]
? 設置元件的位置和方向
- LPD II:位置和方向[教程視頻]
? 適當地設置傅里葉變換
VirtualLab Fusion技術
展開 Ansys Zemax | 在OpticStudio中模擬高階激光光束
概要
本文描述了OpticStudio中可用于描述高階激光束的模型。一旦定義，這樣的光束可以在OpticStudio中使用物理光學傳播設計的任何光學系統中傳播。由矩形、圓形和橢圓形增益孔徑的激光腔產生的光束可以用可用的Hermite-Gaussian, Laguerre-Gaussian和Ince-Gaussian光束模型來描述。
簡介
一般來說，激光的輸出可以通過求解傍軸波動方程得到。這個方程最常見的解是理想單模高斯光束。其它正交解集的存在依賴于給定系統的對稱性。1 它們可以用來模擬高階光束模式。
OpticStudio提供了建模三個其他解決方案的選項。所選擇的解將描述光束的初始電場分布，然后使用物理光學傳播(POP)對光束的后續傳播進行建模。
Hermite-Gaussian模型
對于矩形對稱的激光諧振腔，即矩形增益孔徑的激光諧振器，用Hermite-Gaussian模型給出了傍軸波動方程的合適解。這些模式的電場分布可以用Hermite多項式表示。這種模式可以在OpticStudio中使用POP設置對話框中內置的“高斯束腰”光束定義建模:
這種模式的基本輸入是束腰在X和Y上的寬度和在X和Y上的階數。以上設置演示如何模擬在X和Y方向上具有相同束腰寬度的(0,0)模式,對應于一個單模高斯光束。然而，輸入光束也可以是在X和Y上不對稱的高階Hermite-Gaussian光束，例如:
Hermite-Gaussian模型通常被稱為TEMm,n模，其中m是光束在X中的階數，n是光束在Y中的階數。同樣，高斯光束是TEM00模光束。
關于“高斯束腰”光束定義的輸入參數的進一步描述可以在幫助系統中“關于物理光學傳播”一節中找到。
展開 