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盡管探測器實(shí)體結(jié)構(gòu)不允許執(zhí)行一個(gè)位置點(diǎn)圖分析(這是您會經(jīng)常在光束足跡分析中看到的)，我們可以通過將軸分辨率設(shè)置的很高，從輻照度分布中得到相同類型的數(shù)據(jù)。在本例中，對于我們的探測器實(shí)體，我們選擇了201*201。此外，重要的是我們的探測器實(shí)體正在“追跡中”收集信息。畢竟，我們想知道當(dāng)光線穿過我們感興趣的平面的光束足跡。

我們的目的是分析沿著如下所示的光路多個(gè)平面的處的光束足跡。 設(shè)置計(jì)算 盡管FRED沒有一個(gè)內(nèi)置的“光束足跡分析”程序，但我們將在FRED中使用探測器實(shí)體結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)類似的功能。 一種選擇是使用FRED探測器實(shí)體(Detector Entity)結(jié)構(gòu)。

Beamfiler 是一款用于Windows 系統(tǒng)的激光光束分析產(chǎn)品，我們將Beamfiler Basic型號的光束質(zhì)量分析儀重磅推薦給大家。

盡管探測器實(shí)體結(jié)構(gòu)不允許執(zhí)行一個(gè)位置點(diǎn)圖分析(這是您會經(jīng)常在光束足跡分析中看到的)，我們可以通過將軸分辨率設(shè)置的很高，從輻照度分布中得到相同類型的數(shù)據(jù)。在本例中，對于我們的探測器實(shí)體，我們選擇了201*201。此外，重要的是我們的探測器實(shí)體正在“追跡中”收集信息。畢竟，我們想知道當(dāng)光線穿過我們感興趣的平面的光束足跡。

可以使用空間光調(diào)制器來代替通過光束移動(dòng)探測器，以避免任何移動(dòng)部件。 另一種測量方法是通過模式匹配的無源光學(xué)諧振器或波前傳感器進(jìn)行傳輸，例如 Shack–Hartmann 波前傳感器。這樣，只需要在單個(gè)平面上進(jìn)行分析，就能全面鑒定激光束的特性。

4 結(jié)語本文根據(jù)矢量衍射理論推導(dǎo)矢量偏振光束的聚焦光場積分表示，并采用MATLAB模擬仿真實(shí)現(xiàn)了聚焦光場分布的直觀顯示。基于矢量光束經(jīng)透鏡聚焦的光場分布分析，在高數(shù)值孔徑系統(tǒng)中，矢量衍射光束聚焦場具有以下特征：（1） 聚焦光場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） 聚焦光場各偏振分量與入射光場偏振態(tài)相關(guān)，并且出現(xiàn)軸向偏振分量。

結(jié)果預(yù)覽 光束和圖案條件→設(shè)計(jì)目標(biāo)圖案（DTP） 光束：尺寸評估 圖案：導(dǎo)入、準(zhǔn)備、預(yù)變形、采樣考慮 15m處的光斑尺寸 擴(kuò)散器元件以創(chuàng)建所需圖案的方式偏轉(zhuǎn)入射光束。分辨率由單個(gè)光束點(diǎn)的大小決定。通過一個(gè)簡單的光學(xué)設(shè)置，我們確定可實(shí)現(xiàn)的光斑直徑為≥5毫米。

我們展示了衍射傳播程序 DPROP 如何分析改進(jìn)的能量分布，給出了另一種分析這種光束的方法。對圖像的影響為了完成本課程，我們輸出衍射圖案。由于光束是高斯光束，因此遠(yuǎn)視場圖像的形狀也是高斯的。轉(zhuǎn)到 MDI 對話框，選擇 PSPRD 圖。實(shí)際上，我們看到根本沒有衍射環(huán)！這是高斯光束的特性。

結(jié)果預(yù)覽光束和圖案條件→設(shè)計(jì)目標(biāo)圖案（DTP）光束：尺寸評估圖案：導(dǎo)入、準(zhǔn)備、預(yù)變形、采樣考慮 15m處的光斑尺寸擴(kuò)散器元件以創(chuàng)建所需圖案的方式偏轉(zhuǎn)入射光束。分辨率由單個(gè)光束點(diǎn)的大小決定。通過一個(gè)簡單的光學(xué)設(shè)置，我們確定可實(shí)現(xiàn)的光斑直徑為≥5毫米。同時(shí)，我們已經(jīng)可以識別出哪種束腰還沒有完全進(jìn)入目標(biāo)平面遠(yuǎn)場。

1.模擬使用光線追跡驗(yàn)證反射光束整形裝置。2.評估應(yīng)用幾何場追跡+(GFT +)引擎來計(jì)算場分布和評價(jià)光束參數(shù)。3.優(yōu)化利用一個(gè)具有高斯形狀孔徑函數(shù)的光闌和經(jīng)典場追跡引擎來優(yōu)化M2參數(shù)。4.分析通過應(yīng)用蒙特卡羅公差來分析方向偏差的影響。 對于復(fù)雜的光束整形裝置，特別是離軸系統(tǒng)，可以使用VirtualLab來進(jìn)行高效的模擬和分析。

仿真流程：結(jié)合Fresnel衍射積分公式，通過專業(yè)設(shè)計(jì)工具建立微透鏡陣列模型、定義核心參數(shù)，仿真光束均化過程并優(yōu)化陣列排布，抑制干涉效應(yīng)。仿真成果：可模擬微透鏡陣列的光束均化效果，生成均化面光強(qiáng)分布仿真圖，驗(yàn)證快軸發(fā)散角2.8mrad、慢軸發(fā)散角48.93%的設(shè)計(jì)指標(biāo)；通過能量流分析功能，量化能量利用率與均勻性，為一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。

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(shí)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(guān)閉，為了再次釋放這個(gè)光束，需要移除該裝置。

新創(chuàng)建的光線通過系統(tǒng)的剩余部分傳播，然后分析輸出。圖9顯示了通過沒有小孔的兩個(gè)透鏡后的光束，圖10顯示了通過準(zhǔn)確模擬的小孔后的空間濾波光束。 上面技術(shù)梗概適用于相干光束通過一個(gè)小孔徑的情況。簡言之，它包含了傳輸場到達(dá)孔徑平面，根據(jù)孔徑剪裁場，合成一個(gè)新場，然后通過模型的剩余部分傳播。 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。

?分析貝塞爾光束在焦區(qū)域的傳播。?VirtualLab 能夠進(jìn)行對特殊的元件，如錐透鏡生成的光束，能夠進(jìn)行物理光學(xué)，如光束的輪廓和聚焦分析。

? 點(diǎn)擊Start Design以開始幾何光學(xué)光束整形。? 切換到分析頁面（Analysis ）以分析幾何光束整形的結(jié)果。? 選擇轉(zhuǎn)換效率（Conversion Efficiency）和信噪比（Signal-To-Noise Ratio）優(yōu)化函數(shù)。? 點(diǎn)擊Recalculate進(jìn)行計(jì)算。? 目標(biāo)平面上的強(qiáng)度分布。

優(yōu)化后的光束整形系統(tǒng)的分析 分析光束整形系統(tǒng)光學(xué)函數(shù)應(yīng)該添加到光束整形系統(tǒng)Sc559_Design Beam Shaping Mirror_4.lpd。? 雙擊Stored Function來打開元件對話框。? 選擇Function頁面然后點(diǎn)擊Set按鈕以將生成的Transmission導(dǎo)入其中。

優(yōu)化后的光束整形系統(tǒng)的分析 分析光束整形系統(tǒng)光學(xué)函數(shù)應(yīng)該添加到光束整形系統(tǒng)Sc559_Design Beam Shaping Mirror_4.lpd。?雙擊Stored Function來打開元件對話框。?選擇Function頁面然后點(diǎn)擊Set按鈕以將生成的Transmission導(dǎo)入其中。

總結(jié) 對于一個(gè)具有發(fā)散角的激光激光器準(zhǔn)直系統(tǒng)的性能研究，可同過： 第一步 光線追跡評價(jià)以計(jì)算波前差 第二步 場追跡評價(jià)以檢查光束剪切產(chǎn)生的衍射效率以及對光束質(zhì)量產(chǎn)生的影響 11. 擴(kuò)展閱讀 以下文件給出了如何在VirtualLab中設(shè)置和分析激光系統(tǒng)： ? 啟動(dòng)視頻 — 光路圖介紹— 參數(shù)運(yùn)行介紹

仿真分析與結(jié)果驗(yàn)證光束傳播特性追跡結(jié)果顯示，原始發(fā)散光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡折射后，通過分束器膜層調(diào)控，傳播方向趨于平行，光斑輪廓規(guī)整度顯著提升。準(zhǔn)直效果量化軟件輸出的角度亮度分析圖表明，光束發(fā)散角較初始狀態(tài)大幅縮減，符合平行光傳輸?shù)暮诵男枨螅?yàn)證了膜層設(shè)計(jì)與透鏡參數(shù)的合理性。

此項(xiàng)設(shè)計(jì)通過MATLAB算法與FDTD 電磁仿真結(jié)合，形成從光束設(shè)計(jì)到光學(xué)力特性分析的完整技術(shù)鏈，在光與物質(zhì)相互作用的基礎(chǔ)研究及工程應(yīng)用具有中應(yīng)用潛力。一、MATLAB光東設(shè)計(jì)首先對光束進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)，形成橢圓型艾里光相位，并將數(shù)據(jù)存儲，用于后續(xù)fdtd軟件調(diào)用。