相干光束建模的案例
空間擴(kuò)展部分相干光源的建模
在數(shù)值模擬中，當(dāng)我們將光表示為電磁場時(shí)，空間擴(kuò)展光源可以用幾個(gè)無關(guān)的完全相干場來模擬，這些場具有相同的能量密度，但彼此之間有部分位移[J. Opt. Soc. Am. A 27 (9), 2010]。在快速物理光學(xué)軟件VirtualLab Fusion中，我們利用這種方法建模了一個(gè)空間擴(kuò)展部分相干光源，并探討了基本場的配置和場的數(shù)量對光源的影響，然后利用該光源進(jìn)行楊氏干涉實(shí)驗(yàn)，通過檢測干涉條紋對比度的變化來研究光源的相干特性。
用移位基本場法建模空間擴(kuò)展光源
本用例演示了如何基于楊氏干涉實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)Tervo等人報(bào)道的移位基本場法[J. Opt. Soc. Am. A 27 (9), 2010]，以獲得空間擴(kuò)展光源的精確模型。
楊氏干涉實(shí)驗(yàn)
在VirtualLab Fusion中，我們復(fù)制了著名的楊氏干涉實(shí)驗(yàn)，并驗(yàn)證了狹縫寬度、狹縫距離以及擴(kuò)展光源的影響。
展開 VirtualLab：空間擴(kuò)展部分相干光源的建模
在數(shù)值模擬中，當(dāng)我們將光表示為電磁場時(shí)，空間擴(kuò)展光源可以用幾個(gè)無關(guān)的完全相干場來模擬，這些場具有相同的能量密度，但彼此之間有部分位移[J. Opt. Soc. Am. A 27 (9), 2010]。在快速物理光學(xué)軟件VirtualLab Fusion中，我們利用這種方法建模了一個(gè)空間擴(kuò)展部分相干光源，并探討了基本場的配置和場的數(shù)量對光源的影響，然后利用該光源進(jìn)行楊氏干涉實(shí)驗(yàn)，通過檢測干涉條紋對比度的變化來研究光源的相干特性。
用移位基本場法建模空間擴(kuò)展光源
本用例演示了如何基于楊氏干涉實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)Tervo等人報(bào)道的移位基本場法[J. Opt. Soc. Am. A 27 (9), 2010]，以獲得空間擴(kuò)展光源的精確模型。
楊氏干涉實(shí)驗(yàn)
在VirtualLab Fusion中，我們復(fù)制了著名的楊氏干涉實(shí)驗(yàn)，并驗(yàn)證了狹縫寬度、狹縫距離以及擴(kuò)展光源的影響。
展開 VIRTUALLAB FUSION中的光束切趾建模
光束切趾在高能固態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中起著關(guān)鍵的作用。具有陡峭邊緣輪廓的光束更容易產(chǎn)生衍射波紋，并且這些衍射波紋隨后在諸如放大器之類的光學(xué)系統(tǒng)中被增強(qiáng)，這可能導(dǎo)致諸如自聚焦之類的不期望的效果。為了消除衍射波紋帶來的不必要的影響，采用了光束切趾器來產(chǎn)生能量分布均勻的光束輪廓。
光束切趾器可以通過不同的技術(shù)來制造，但是由于它們經(jīng)常暴露在強(qiáng)輻射下容易退化。為了解決這個(gè)問題，Jerome M. Auerbach 和Victor P. Karpenko在1994年提出了只有振幅調(diào)制的鋸齒光束切趾器。
我們將展示VirtualLab Fusion模擬這種定制的光闌的能力，這得益于其高度可定制的環(huán)境和跨平臺(tái)的求解器。通過比較，我們的結(jié)果與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全一致。
光束切趾中圓鋸齒光闌
光束切趾在高能激光器和光束傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中起著關(guān)鍵作用。由于VirtualLab Fusion高度可定制的環(huán)境，鋸齒光束切趾使用傳輸函數(shù)建模。
利用空間濾波器“清理”激光束
利用VirtualLab Fusion先進(jìn)的傳播求解技術(shù)，計(jì)算了不同形狀光闌的衍射圖樣，并對其衍射特性進(jìn)行了研究。
展開 ZEMAX軟件技術(shù)應(yīng)用專題：如何為光學(xué)相干斷層掃描系統(tǒng)建模
光學(xué)相干斷層掃描（OCT）是一種斷層成像系統(tǒng)，可以根據(jù)從圖像反射或散射的光生成橫截面或三維圖像。 醫(yī)用組織成像是該系統(tǒng)的最典型應(yīng)用，因?yàn)镺CT安全且具有高分辨率，儘管光可以穿透的深度限制在毫米量級(jí)。
OCT測量系統(tǒng)依賴於邁克森干涉儀 (Michelson interferometer)，使得從參考物反射的光與樣品之間的相干性表明散射光源自樣品中與參考鏡的位置相對應(yīng)的深度。
本文將逐步介紹如何在OpticStudio中創(chuàng)建商業(yè)上可用的OCT模型。
模型系統(tǒng)
健康人眼的角膜和虹膜（A）以及視網(wǎng)膜組織（B）的橫截面圖像如下所示。 顏色變化對應(yīng)於返迴光強(qiáng)度的變化。 這表明發(fā)生了重大變化。
代表性的OCT系統(tǒng)如下所示。 光束應(yīng)均勻地分成兩臂，其中一個(gè)在樣品體積上會(huì)聚，以最小化給定掃描的照射面積。 光源應(yīng)為一束準(zhǔn)直的寬帶光束；大帶寬意味著低相干性和高精度定位產(chǎn)生相干性的深度。
深度掃描也稱為軸向掃描或A掃描，它根據(jù)反射到樣品中的距離來測量反射光的強(qiáng)度。 儘管它在OCT系統(tǒng)的類型之間有所不同，但深度掃描通常由參考鏡執(zhí)行，以使樣品返回的光對應(yīng)於樣品和參考之間的特定光程差（OPD）。 透過以x或y方向旋轉(zhuǎn)掃描鏡來執(zhí)行橫向，橫向或b掃描，從而在整個(gè)樣品區(qū)域上平移探測光束。
我們從商用OCT系統(tǒng)中獲取目標(biāo)規(guī)格。 軸向分辨率完全來自光源特性，應(yīng)在5μm的數(shù)量級(jí)上。 來自樣品處光束半徑的橫向分辨率應(yīng)為15μm。800 nm範(fàn)圍內(nèi)的光將用於避免組織中的高吸收，這會(huì)限制穿透。
光源規(guī)格
OCT將干涉測量技術(shù)與寬帶近紅外光結(jié)合使用。 較寬的帶寬可提供最佳分辨率，而波長選擇可確定樣品材料中的穿透深度。
展開 
VIRTUALLAB FUSION中的光束切趾建模
光束切趾在高能固態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中起著關(guān)鍵的作用。具有陡峭邊緣輪廓的光束更容易產(chǎn)生衍射波紋，并且這些衍射波紋隨后在諸如放大器之類的光學(xué)系統(tǒng)中被增強(qiáng)，這可能導(dǎo)致諸如自聚焦之類的不期望的效果。為了消除衍射波紋帶來的不必要的影響，采用了光束切趾器來產(chǎn)生能量分布均勻的光束輪廓。
光束切趾器可以通過不同的技術(shù)來制造，但是由于它們經(jīng)常暴露在強(qiáng)輻射下容易退化。為了解決這個(gè)問題，Jerome M. Auerbach 和Victor P. Karpenko在1994年提出了只有振幅調(diào)制的鋸齒光束切趾器。
我們將展示VirtualLab Fusion模擬這種定制的光闌的能力，這得益于其高度可定制的環(huán)境和跨平臺(tái)的求解器。通過比較，我們的結(jié)果與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全一致。
光束切趾中圓鋸齒光闌
光束切趾在高能激光器和光束傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中起著關(guān)鍵作用。由于VirtualLab Fusion高度可定制的環(huán)境，鋸齒光束切趾使用傳輸函數(shù)建模。
利用空間濾波器“清理”激光束
利用VirtualLab Fusion先進(jìn)的傳播求解技術(shù)，計(jì)算了不同形狀光闌的衍射圖樣，并對其衍射特性進(jìn)行了研究。
展開 使用圓頂錐透鏡產(chǎn)生貝塞爾光束的建模
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(shí)際中，錐透鏡的尖端是圓形的。在這個(gè)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(jìn)行了比較。
建模任務(wù)
在固定Z位置的貝塞爾光束
貝塞爾光束沿Z（a=10μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=10μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=30μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=30μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=60μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=60μm）的演化
軸上分布和對比
走進(jìn)VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程
? 設(shè)置入射高斯場
- 基本光源模型 [教學(xué)視頻]
? 設(shè)置元件的位置和方向
- 如何使用可編程功能和示例(柱面透鏡) [用例]
? 掃描參數(shù)并檢查影響
- 參數(shù)運(yùn)行文件的使用 [用例]
VirtualLab Fusion技術(shù)
文件信息
延伸閱讀
- 編程一個(gè)錐透鏡傳輸函數(shù)
- 不同光闌后的衍射圖樣
- 不同像差的焦斑
展開 使用圓頂錐透鏡產(chǎn)生貝塞爾光束的建模
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(shí)際中，錐透鏡的尖端是圓形的。在這個(gè)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(jìn)行了比較。
摘要
[VirtualLab] 使用圓頂錐透鏡產(chǎn)生貝塞爾光束的建模
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(shí)際中，錐透鏡的尖端是圓形的。在這個(gè)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(jìn)行了比較。
建模任務(wù)
在固定Z位置的貝塞爾光束
貝塞爾光束沿Z（a=10μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=10μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=30μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=30μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=60μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=60μm）的演化
軸上分布和對比
VirtualLab Fusion中的仿真結(jié)果 O. Brzobohaty, et al.,Opt.
展開 使用圓頂錐透鏡產(chǎn)生貝塞爾光束的建模
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(shí)際中，錐透鏡的尖端是圓形的。在這個(gè)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(jìn)行了比較。
建模任務(wù)
在固定Z位置的貝塞爾光束
貝塞爾光束沿Z（a=10μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=10μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=30μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=30μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=60μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=60μm）的演化
軸上分布和對比
VirtualLab Fusion中的仿真結(jié)果O. Brzobohaty, et al.,Opt. Express 16, 12688-12700 (2008)中的圖2
走進(jìn)VirtualLab Fusion
可定制和靈活的透過率定義 場顯示與分析
VirtualLab Fusion的工作流程
?設(shè)置入射高斯場
-基本光源模型 [教學(xué)視頻]
?設(shè)置元件的位置和方向
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?掃描參數(shù)并檢查影響
-參數(shù)運(yùn)行文件的使用 [用例]
VirtualLab Fusion技術(shù)
展開 [VirtualLab] 使用圓頂錐透鏡產(chǎn)生貝塞爾光束的建模
建模任務(wù)
在固定Z位置的貝塞爾光束
貝塞爾光束沿Z（a=10μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=10μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=30μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=30μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=60μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=60μm）的演化
軸上分布和對比
走進(jìn)VirtualLab Fusion
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- 基本光源模型 [教學(xué)視頻]
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? 掃描參數(shù)并檢查影響
- 參數(shù)運(yùn)行文件的使用 [用例]
VirtualLab Fusion技術(shù)
文件信息
延伸閱讀
- 編程一個(gè)錐透鏡傳輸函數(shù)
- 不同光闌后的衍射圖樣
- 不同像差的焦斑
展開 使用圓頂錐透鏡產(chǎn)生貝塞爾光束的建模
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(shí)際中，錐透鏡的尖端是圓形的。在這個(gè)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(jìn)行了比較。
建模任務(wù)
在固定Z位置的貝塞爾光束
貝塞爾光束沿Z（a=10μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=10μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=30μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=30μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=60μm）的演化
貝塞爾光束沿Z（a=60μm）的演化
軸上分布和對比
走進(jìn)VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程? 設(shè)置入射高斯場- 基本光源模型 [教學(xué)視頻] ? 設(shè)置元件的位置和方向- 如何使用可編程功能和示例(柱面透鏡) [用例] ? 掃描參數(shù)并檢查影響- 參數(shù)運(yùn)行文件的使用 [用例]
VirtualLab Fusion技術(shù)
文件信息
延伸閱讀- 編程一個(gè)錐透鏡傳輸函數(shù)- 不同光闌后的衍射圖樣- 不同像差的焦斑
展開 
利用空間濾波器“清理”激光束
VIRTUALLAB FUSION中的光束切趾建模
JCMSuite應(yīng)用—衰減相移掩模
熱透鏡引起焦點(diǎn)偏移的研究
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(shí)驗(yàn)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(gè)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(gè)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(jìn)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(dòng)選擇
展開 FRED一個(gè)有噪聲的激光光束空間濾波
圖8 相干場合成對話框，顯示了各種選項(xiàng)以及標(biāo)量場采樣網(wǎng)格。最大光線角選項(xiàng)用紅色標(biāo)出。
圖9 通過沒有小孔濾波器的兩個(gè)透鏡后的有噪激光光束
圖10 通過具有精確建模小孔的空間濾波器后的有噪激光光束
