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建模任務(wù) 熱透鏡效應(yīng)描述了由高功率入射激光束的熱力梯度引起的介質(zhì)折射率的不均勻性。對(duì)于具有特定參數(shù)的高斯光束，折射率在數(shù)學(xué)上表示為溫度和輸入功率的函數(shù)[W. Koechener, Appl. Opt. 9, 2548-2553 (1970)]。這個(gè)案例展示了當(dāng)輸入功率變化時(shí)，熱透鏡焦距以及聚焦光束直徑的變化。

摘要 熱透鏡效應(yīng)描述了由高功率入射激光束的熱力梯度引起的介質(zhì)折射率的不均勻性。對(duì)于具有特定參數(shù)的高斯光束，折射率在數(shù)學(xué)上表示為溫度和輸入功率的函數(shù)[W. Koechener, Appl. Opt. 9, 2548-2553 (1970)]。這個(gè)案例展示了當(dāng)輸入功率變化時(shí)，熱透鏡焦距以及聚焦光束直徑的變化。這個(gè)例子發(fā)表在[H.

摘要 熱透鏡效應(yīng)描述了由高功率入射激光束的熱力梯度引起的介質(zhì)折射率的不均勻性。對(duì)于具有特定參數(shù)的高斯光束，折射率在數(shù)學(xué)上表示為溫度和輸入功率的函數(shù)[W. Koechener, Appl. Opt. 9, 2548-2553 (1970)]。這個(gè)案例展示了當(dāng)輸入功率變化時(shí)，熱透鏡焦距以及聚焦光束直徑的變化。這個(gè)例子發(fā)表在[H. Zhong, J. Opt. Soc.

摘要 熱透鏡效應(yīng)描述了由高功率入射激光束的熱力梯度引起的介質(zhì)折射率的不均勻性。對(duì)于具有特定參數(shù)的高斯光束，折射率在數(shù)學(xué)上表示為溫度和輸入功率的函數(shù)[W. Koechener, Appl. Opt. 9, 2548-2553 (1970)]。這個(gè)案例展示了當(dāng)輸入功率變化時(shí)，熱透鏡焦距以及聚焦光束直徑的變化。

熱透鏡效應(yīng)描述了高功率激光束熱梯度引起的介質(zhì)折射率的不均勻性。對(duì)于具有特定參數(shù)的高斯光束，折射率在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為溫度和輸入功率的函數(shù)。[W. Koechner, Appl. Opt. 9,2548–2553(1970)]。這個(gè)使用案例顯示了熱透鏡焦距的變化，以及當(dāng)輸入功率改變時(shí)聚焦光束直徑的變化。這個(gè)使用案例發(fā)表在[H. Zhong, J. Opt. Soc. Am.

熱透鏡效應(yīng)描述了高功率激光束熱梯度引起的介質(zhì)折射率的不均勻性。對(duì)于具有特定參數(shù)的高斯光束，折射率在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為溫度和輸入功率的函數(shù)。[W. Koechner, Appl. Opt. 9,2548–2553(1970)]。這個(gè)使用案例顯示了熱透鏡焦距的變化，以及當(dāng)輸入功率改變時(shí)聚焦光束直徑的變化。這個(gè)使用案例發(fā)表在[H. Zhong, J. Opt. Soc. Am.

此外，VirtualLab Fusion 內(nèi)置的精確物理光學(xué)傳播技術(shù)可以對(duì)焦點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)分析，尤其是對(duì)于不同類(lèi)型的高斯模式和熱透鏡等復(fù)雜聚焦元件。 Ince高斯光束聚焦 此用例演示了熱透鏡對(duì) Ince-Gaussian模式的聚焦，該透鏡由 GRIN（梯度折射率）介質(zhì)建模。

此外，VirtualLab Fusion 內(nèi)置的精確物理光學(xué)傳播技術(shù)可以對(duì)焦點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)分析，尤其是對(duì)于不同類(lèi)型的高斯模式和熱透鏡等復(fù)雜聚焦元件。 Ince高斯光束聚焦 此用例演示了熱透鏡對(duì) Ince-Gaussian模式的聚焦，該透鏡由 GRIN（梯度折射率）介質(zhì)建模。

在之前第15篇推送中，介紹了徑向偏振光和角向偏振光經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后的光場(chǎng)，當(dāng)時(shí)是正好有文獻(xiàn)推導(dǎo)公式，但是倘若沒(méi)有現(xiàn)成的文獻(xiàn)推導(dǎo)呢？那就得自己慢慢在草稿紙上推導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)中最常用的光源是線(xiàn)偏振高斯光，所以后來(lái)我慢慢推導(dǎo)了線(xiàn)偏振高斯光經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后的光場(chǎng)，并用comsol仿真出來(lái)。這個(gè)聚焦光場(chǎng)的仿真其實(shí)難度還挺大的，并不easy。

研究發(fā)現(xiàn)，自聚焦效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致穿透剖面變窄，本例對(duì)比了以下四種情況：（1）理想的高斯光束聚焦（2）經(jīng)過(guò)吸收之后的理想高斯光束聚焦（3）經(jīng)過(guò)吸收和自聚焦效應(yīng)之后的理想高斯光束聚焦（4）經(jīng)過(guò)吸收和自聚焦效應(yīng)之后的帶有像差的高斯光束聚焦圖1 模擬示意圖模擬結(jié)果圖2 初始理想高斯光束光強(qiáng)分布圖3 理想高斯光束的成像切片

研究發(fā)現(xiàn)，自聚焦效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致穿透剖面變窄，本例對(duì)比了以下四種情況：（1）理想的高斯光束聚焦（2）經(jīng)過(guò)吸收之后的理想高斯光束聚焦（3）經(jīng)過(guò)吸收和自聚焦效應(yīng)之后的理想高斯光束聚焦（4）經(jīng)過(guò)吸收和自聚焦效應(yīng)之后的帶有像差的高斯光束聚焦 圖1.模擬示意圖 模擬結(jié)果 圖2. 初始理想高斯光束光強(qiáng)分布圖3.

研究發(fā)現(xiàn)，自聚焦效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致穿透剖面變窄，本例對(duì)比了以下四種情況：（1）理想的高斯光束聚焦（2）經(jīng)過(guò)吸收之后的理想高斯光束聚焦（3）經(jīng)過(guò)吸收和自聚焦效應(yīng)之后的理想高斯光束聚焦（4）經(jīng)過(guò)吸收和自聚焦效應(yīng)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(qiáng)分布 圖3.

研究發(fā)現(xiàn)，自聚焦效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致穿透剖面變窄，本例對(duì)比了以下四種情況：（1）理想的高斯光束聚焦（2）經(jīng)過(guò)吸收之后的理想高斯光束聚焦（3）經(jīng)過(guò)吸收和自聚焦效應(yīng)之后的理想高斯光束聚焦（4）經(jīng)過(guò)吸收和自聚焦效應(yīng)之后的帶有像差的高斯光束聚焦 圖1.模擬示意圖 模擬結(jié)果 圖2.初始理想高斯光束光強(qiáng)分布圖3.理想高斯光束的成像切片

研究發(fā)現(xiàn)，自聚焦效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致穿透剖面變窄，本例對(duì)比了以下四種情況：（1）理想的高斯光束聚焦（2）經(jīng)過(guò)吸收之后的理想高斯光束聚焦（3）經(jīng)過(guò)吸收和自聚焦效應(yīng)之后的理想高斯光束聚焦（4）經(jīng)過(guò)吸收和自聚焦效應(yīng)之后的帶有像差的高斯光束聚焦 圖1.模擬示意圖 模擬結(jié)果 圖2.初始理想高斯光束光強(qiáng)分布

基于矢量光束經(jīng)透鏡聚焦的光場(chǎng)分布分析，在高數(shù)值孔徑系統(tǒng)中，矢量衍射光束聚焦場(chǎng)具有以下特征：（1） 聚焦光場(chǎng)具有顯著的偏振特性，要用矢量衍射理論進(jìn)行分析計(jì)算；（2） 聚焦光場(chǎng)各偏振分量與入射光場(chǎng)偏振態(tài)相關(guān)，并且出現(xiàn)軸向偏振分量。經(jīng)過(guò)高數(shù)值孔徑透鏡聚焦，光束的矢量偏振性質(zhì)發(fā)生變化。

請(qǐng)注意，由于進(jìn)入錐透鏡的光束是一種像差和像散高斯光束，則最終生成的光束不可能是理想貝塞爾光束，。有趣的是，通過(guò)使用錐透鏡對(duì)，光束的像散特性在焦區(qū)域得到了明顯的提升。這可以在光束y剖面的參數(shù)上看出來(lái)。此外，相比于有相似束腰的高斯光束，生成的貝塞爾光束的焦深增加了4倍。

對(duì)于每種DOE，可以對(duì)包括高斯光源（單一波長(zhǎng)或光譜），DOE，消色差聚焦透鏡和焦平面處用于觀察結(jié)果的虛擬屏幕等進(jìn)行光學(xué)設(shè)置。然后光通過(guò)設(shè)置使用傳統(tǒng)的光線(xiàn)追跡（一種遠(yuǎn)場(chǎng)物理光學(xué)傳播工具）傳播，為了便于示范，選擇不同的入射光束直徑來(lái)突出可能產(chǎn)生的結(jié)果。 渦旋透鏡 也稱(chēng)為螺旋相位板，渦旋透鏡將高斯輸入剖面轉(zhuǎn)換成一個(gè)donut或者方形能量環(huán)。

簡(jiǎn)介 許多激光系統(tǒng)包含一個(gè)空間濾波器，來(lái)“清除”由散射或不想要的高階模引起的高頻噪聲，以產(chǎn)生準(zhǔn)直、單模的高斯光束。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)透鏡使光束聚焦到一個(gè)小孔上，然后再經(jīng)過(guò)第二個(gè)透鏡準(zhǔn)直。由于透鏡的傅里葉變換特性，在小孔平面上的光束輪廓是初始光束的傅里葉變換。小孔略去了邊緣處的高頻噪聲，然后讓低頻高斯光束以高的百分比（98-99%）通過(guò)。

對(duì)于每種DOE，可以對(duì)包括高斯光源（單一波長(zhǎng)或光譜），DOE，消色差聚焦透鏡和焦平面處用于觀察結(jié)果的虛擬屏幕等進(jìn)行光學(xué)設(shè)置。然后光通過(guò)設(shè)置使用傳統(tǒng)的光線(xiàn)追跡（一種遠(yuǎn)場(chǎng)物理光學(xué)傳播工具）傳播，為了便于示范，選擇不同的入射光束直徑來(lái)突出可能產(chǎn)生的結(jié)果。 渦旋透鏡 也稱(chēng)為螺旋相位板，渦旋透鏡將高斯輸入剖面轉(zhuǎn)換成一個(gè)donut或者方形能量環(huán)。

光束傳播中的熱透鏡效應(yīng) 我們的軟件還可以用于光纖中光束傳播的數(shù)值模擬——或者實(shí)際上是固體激光晶體中的光束傳播。用戶(hù)可以指定基本上任意的折射率分布，當(dāng)然這會(huì)受到熱透鏡的影響。同樣的，溫度分布可以根據(jù)如上所述的熱分布來(lái)計(jì)算。 例如，可以模擬圓柱形的激光晶體棒用高斯或超高斯光束對(duì)其進(jìn)行端面泵浦。這時(shí)熱透鏡會(huì)產(chǎn)生一些像差。