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關注創建者:匿名 創建時間:2026-01-05

高斯光束聚焦的實例教程
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
展開 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
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
展開 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
展開 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
展開 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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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
可以看到在HOE后面0到1.5mm的范圍內光束保持聚焦的狀態,和高斯光束的聚焦相比,貝塞爾光束保持較大的DOF。這種長焦深得益于軸錐鏡的相位分布函數。
圖6. 貝塞爾光束的縱向結構
總結
這個案例展示了如何用HOE產生具有長焦深的貝塞爾光束。結合軸錐鏡相位和透鏡相位實現了對應產生Bessel光束的HOE設計。
光鑷是一種科學儀器,它利用高度聚焦的光束在亞微觀水平上操縱物體,可以用來抓取單個細胞或分子,因此在生物學、醫學和納米化學中有許多應用。
為了確保這些設置的正常功能,所用光束在整個聚焦過程中需要具有穩定的結構。雖然多種不同的基本高斯模式,Hermite或Laguerre高斯模式是該任務的良好選擇,但Chu等人首先提出的設置[Opt. Express 16, 19934-19949(2008)]使用了
與Hermite和Laguerre高斯模式的對比
文件信息
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建模任務
熱透鏡效應描述了由高功率入射激光束的熱力梯度引起的介質折射率的不均勻性。對于具有特定參數的高斯光束,折射率在數學上表示為溫度和輸入功率的函數[W. Koechener, Appl. Opt. 9, 2548-2553 (1970)]。這個案例展示了當輸入功率變化時,熱透鏡焦距以及聚焦光束直徑的變化。這個例子發表在
摘要
熱透鏡效應描述了由高功率入射激光束的熱力梯度引起的介質折射率的不均勻性。對于具有特定參數的高斯光束,折射率在數學上表示為溫度和輸入功率的函數[W. Koechener, Appl. Opt. 9, 2548-2553 (1970)]。這個案例展示了當輸入功率變化時,熱透鏡焦距以及聚焦光束直徑的變化。這個例子發表在[H. Zhong
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
本示例研究了聚焦高斯光束和具有不同直徑的納米圓柱體之間的相互作用,并且圖示出了偏振相關效應。
了解高NA物鏡的焦點附近的矢量電場分布對顯微鏡、光鑷、激光加工等應用是非常重要的。高NA物鏡通常被認為是消球差透鏡。 通過VirtualLab Fusion中消球差透鏡,我們展示了如線性、圓形和徑向偏振光束等各種偏振光束的聚焦。 我們研究了關于不同形狀的孔徑的聚焦場,例如圓形和環形孔徑。
摘要
摘要
了解高NA物鏡的焦點附近的矢量電場分布對顯微鏡、光鑷、激光加工等應用是非常重要的。高NA物鏡通常被認為是消球差透鏡。 通過VirtualLab Fusion中消球差透鏡,我們展示了如線性、圓形和徑向偏振光束等各種偏振光束的聚焦。 我們研究了關于不同形狀的孔徑的聚焦場,例如圓形和環形孔徑。
建模任務
圓形與環形孔徑