激光光束建模
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
激光光束建模的實例教程
研究非理想的入射條件下，單模光纖內(nèi)多光束的傳輸特性。設(shè)定入射光為高斯型（不完全匹配光纖的導(dǎo)波模式），離軸入射，并具有一定的入射角。根據(jù)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(nèi)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(shù)關(guān)系。
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(xué)傳播
本系列的三篇文章旨在介紹如何創(chuàng)建一個高斯激光光源、如何分析光束通過光學(xué)系統(tǒng)時的傳播和如何使用上述三種方式優(yōu)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(lián)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(xué)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(xué)系統(tǒng)傳播時的各種光束數(shù)據(jù)，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(xì)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(yōu)點是允許您輸入理想模式和混合模式 (M2>1) 兩種狀態(tài)的高斯光束，并顯示光束傳播至光學(xué)系統(tǒng)每個表面時的光束數(shù)據(jù)。
展開 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(chǎn)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(yīng)用于光鑷和原子阱中，具有很大的前景。
任務(wù)說明
在VirtualLab Fusion中構(gòu)建系統(tǒng)
系統(tǒng)構(gòu)建模塊—光源
系統(tǒng)構(gòu)建模塊—組件和探測器
渦旋陣列激光光束產(chǎn)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(shù)對渦旋陣列圖案的影響
總結(jié)—系統(tǒng)構(gòu)建模塊…
在VirtualLab Fusion的工作流程
? 設(shè)置輸入場
? Basic Source Models [教程視頻]
?Ince-Gaussian Models [用例]
? 使用界面構(gòu)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(shè)置通道
- Channel Setting for Non-Sequential Tracing [用例]
VirtualLab Fusion 技術(shù)
文件信息
進一步閱讀
- Mach-Zehnder Interferometer
- Ince-Gaussian Modes
展開 摘要
在許多激光應(yīng)用中，獲得良好的光束質(zhì)量是非常重要的，而獲得良好光束質(zhì)量的典型實驗方法是空間濾波。在空間濾波系統(tǒng)中，在中間焦平面(即傅里葉平面)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(tǒng)，必須考慮來自針孔的衍射和激光束的衍射特性，我們在這個例子中演示了空間濾波效應(yīng)。
建模任務(wù)
直徑7.5μm的空間濾波器
直徑7.5μm的空間濾波器
直徑5.0μm的空間濾波器
直徑2.5μm的空間濾波器
出射光束輪廓和功率比較
出射光束輪廓和功率比較
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion中的工作流程
VirtualLab Fusion技術(shù)
文件信息
延伸閱讀
- 低菲涅耳數(shù)系統(tǒng)中的針孔建模
- 自由空間傳播算子中傅里葉變換技術(shù)的自動選擇
展開 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(xué)傳播
本系列的三篇文章旨在介紹如何創(chuàng)建一個高斯激光光源、如何分析光束通過光學(xué)系統(tǒng)時的傳播和如何使用上述三種方式優(yōu)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(xué)傳播工具來建模高斯光束，以及何時使用哪種工具。【 聯(lián)系我們下載文章中的附件。】
簡介
激光工程師經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有必要對激光在光學(xué)系統(tǒng)中的傳播進行建模。與基于光線的方法不同，物理光學(xué)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(xì)的研究。在接下來的章節(jié)中，我們將介紹如何使用 POP 建模光束傳播。
物理光學(xué)傳播
物理光學(xué)傳播通過傳播波前來模擬光學(xué)系統(tǒng)中的傳播。光束由離散采樣點的陣列上的數(shù)據(jù)表示，類似于用光線進行幾何光學(xué)分析的離散采樣。整個陣列通過光學(xué)表面之間的自由空間傳播。在每個光學(xué)表面上，系統(tǒng)會計算一個將光束從光學(xué)表面的一邊傳播到另一邊的轉(zhuǎn)換函數(shù)。因為光束是由其全部復(fù)值電場陣列描述的，所以物理光學(xué)傳播 POP 允許仔細(xì)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(xué)傳播工具的細(xì)節(jié)。
展開 
激光光束建模的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
激光光束建模的最新內(nèi)容
摘要
Ince-Gaussian模是繼Hermite -Gaussian和Laguerre -Gaussian模之后的第三個完整的近軸波動方程精確正交解族。Ince-Gaussian模有不同的橫斷面圖樣。本文遵循Chu等[Opt. 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
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(xué)傳播設(shè)計的任何光學(xué)系統(tǒng)中傳播。由矩形、圓形和橢圓形增益孔徑的激光腔產(chǎn)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
用于光束切趾的圓形鋸齒光闌
VirtualLab Fusion獨特的模擬技術(shù)使用戶能夠?qū)V波進行詳細(xì)建模，從而評估對光學(xué)系統(tǒng)性能和特性的影響。
空間濾波是光學(xué)中的一項關(guān)鍵技術(shù)，用于細(xì)化激光束，提高其質(zhì)量，并最大限度地減少像差和不必要的衍射效應(yīng)。通過采用透鏡和光闌的組合，空間濾波選擇性地從激光束中去除不想要的成分
利用空間濾波“清理”激光光束3個月前
建模任務(wù)
在許多激光應(yīng)用中，獲得良好的光束質(zhì)量十分重要，而獲得良好光束質(zhì)量的典型實驗方法是空間濾波。在空間濾波系統(tǒng)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(tǒng)，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(yīng)。
空間濾波是光學(xué)中的一項關(guān)鍵技術(shù)，用于細(xì)化激光束，提高其質(zhì)量，并最大限度地減少像差和不必要的衍射效應(yīng)。通過采用透鏡和光闌的組合，空間濾波選擇性地從激光束中去除不想要的成分，例如噪聲、衍射圖案和空間不規(guī)則性。這一過程確保了更均勻的強度分布，減少了發(fā)散，增強了相干性，從而提高了光束質(zhì)量。空間濾波在各種應(yīng)用中是必不可少的，包括激光加工、全息技術(shù)、顯微鏡和通信領(lǐng)域，其中對光束特性的精確控制對于最佳性能和精度至關(guān)重要
摘要
在許多激光應(yīng)用中，獲得良好的光束質(zhì)量十分重要，而獲得良好光束質(zhì)量的典型實驗方法是空間濾波。在空間濾波系統(tǒng)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(tǒng)，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(yīng)。
建模任務(wù)
任務(wù)描述
Ince-Gaussian模是近軸波動方程的第三個完整的精確和正交解族，與Hermite-Gaussian模和Laguerre-Gaussian模并列。由于高斯模式具有多樣的橫向模式。在本文件中，按照Chu等人[Opt.Express 16，19934-19949（2008）]的步驟，使用
摘要
Ince-Gaussian模是近軸波動方程的第三個完整的精確和正交解族，與Hermite-Gaussian模和Laguerre-Gaussian模并列。由于高斯模式具有多樣的橫向模式。在本文件中，按照Chu等人[Opt.Express 16，19934-19949（2008）]的步驟，使用Dove棱鏡嵌入非平衡馬赫-曾德爾干涉儀來模擬基于
摘要
貝塞爾光束由于其無衍射特性，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注，它們通常由錐透鏡生成。具有無限尖端的理想錐透鏡是不存在的，而且在實際中，錐透鏡的尖端是圓形的。在這個例子中，我們研究了圓尖端對生成的貝塞爾光束的影響。[O. Brzobohaty, et al. Opt. Express 16, 12688-12700 (2008)]。特別地，我們模擬了光束沿z方向的演化，并對結(jié)果進行了比較
點投影光學(xué)元件可以在越來越多的設(shè)備中找到，例如在具有深度檢測功能的Apple新款iPad Pro的LiDAR中。分束光柵在這些應(yīng)用中起著至關(guān)重要的作用，并且這種光柵在非傍軸情況下的設(shè)計具有挑戰(zhàn)性。由于納米柱操縱電磁場的獨特方式，因此可以提供更多的設(shè)計可能性。我們演示了如何在VirtualLab Fusion中構(gòu)建，建模和優(yōu)化此類光柵。
設(shè)計二維非旁軸分束超穎光柵
