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SYNOPSYS 中的高斯光束作為一個適應性強的光學程序，目標是在盡可能在不那么復雜的情況下獲得準確的結(jié)果。因此，該程序以新穎獨特的方式分析這種光束的特殊性質(zhì)。主要問題是，如果光束直徑很小，衍射作用貫穿了整個光束的傳輸。另一方面，光線穿過普通透鏡，光束直徑遠大于光的波長，沿著直線進行非常好的近似，然后我們可以處理為光線了。高斯光束很難傳播一段距離后還保持光束直徑很小。

概要本文展示了如何設計光束整形器將激光器產(chǎn)生的高斯分布的光轉(zhuǎn)換為平頂分布的光輸出。（聯(lián)系我們獲取文章附件） 介紹光束整形光學元件可以將入射光的光強分布轉(zhuǎn)換為其他特定的分布輸出。最常見的例子就是將激光器產(chǎn)生的高斯分布的光轉(zhuǎn)換為平頂（Top-Hat）分布的光輸出。在評價函數(shù)中使用幾何光線來優(yōu)化透鏡的矢高是一個很有效的方法。

附件下載聯(lián)系工作人員獲取附件概要本文展示了如何設計光束整形器將激光器產(chǎn)生的高斯分布的光轉(zhuǎn)換為平頂分布的光輸出。介紹光束整形光學元件可以將入射光的光強分布轉(zhuǎn)換為其他特定的分布輸出。最常見的例子就是將激光器產(chǎn)生的高斯分布的光轉(zhuǎn)換為平頂（Top-Hat）分布的光輸出。在評價函數(shù)中使用幾何光線來優(yōu)化透鏡的矢高是一個很有效的方法。

此類模式可以在 OpticStudio 中使用 POP 設置對話框中的內(nèi)置“高斯腰”光束定義進行建模：此模式的主要輸入是 X 和 Y 中束腰以及 X 和 Y 中光束的階數(shù)。以上設置演示瞭如何對 X 和 Y 中具有相同腰尺寸的 (0,0) 模式進行建模，對應於單模高斯光束。

2.4 光束質(zhì)量光束質(zhì)量因子和是根據(jù)Siegman and Townsend用如下方程計算的2.5 結(jié)果DMA GUI中點擊“Calculate”，彈出DMA Calculation窗口顯示計算進程。

2.4 光束質(zhì)量光束質(zhì)量因子和是根據(jù)Siegman and Townsend用如下方程計算的2.5 結(jié)果DMA GUI中點擊“Calculate”，彈出DMA Calculation窗口顯示計算進程。

其中包括平行平面波，點光源，高斯TEM00模式激光光束和像散高斯激光二極管光束。

正如我們之前看到的，模式 2 與 Zemax 光束文件有最大的能量耦合和重疊結(jié)果。在 “光束” 選項卡中，我們想要檢查高斯參數(shù)，這樣我們可以對等效區(qū)域進行匹配。由 Zemax 光束文件導出的高斯光束有效面積 πw02 中 w0 =√(122.557/π) um = 6.3 um，模式 2 的有效面積為 w0 =√(122.557/π) um = 6.7 um。

正如我們之前看到的，模式 2 與 Zemax 光束文件有最大的能量耦合和重疊結(jié)果。在 “光束” 選項卡中，我們想要檢查高斯參數(shù)，這樣我們可以對等效區(qū)域進行匹配。由 Zemax 光束文件導出的高斯光束有效面積 πw02 中 w0 =√(122.557/π) um = 6.3 um，模式 2 的有效面積為 w0 =√(122.557/π) um = 6.7 um。

以下是我們的設計規(guī)格: Y 方向的光束發(fā)散度: 8.5° X 方向的光束發(fā)散度: 19° 波長為0.403um 我們將使用 OBG 命令，它需要高斯束腰半徑作為參數(shù)。首先我們要把發(fā)散角轉(zhuǎn)換成半徑值。

光束質(zhì)量的測量 根據(jù) ISO 標準11146，光束質(zhì)量因子 M2 可通過擬合程序計算，擬合程序適用于測量到的光束半徑沿傳播軌跡的演變(所謂的焦散線，見圖2)。

您可以在POP分析的設置對話框的光束定義標簽中設置光源光束的參數(shù)。在本例中，光束為束腰半徑為2mm的高斯光束。點擊光纖數(shù)據(jù) (Fiber Data) 標簽，您可以查看接收光纖的定義參數(shù)，本例中接收光纖的模式為高斯模式，束腰半徑為8μm。

“Angle between irradiation directions”是與棒軸垂直的平面里相鄰二極管光束構(gòu)成的角度，假定所有相鄰光束間的角度是一樣的。當然，二極管也并不一定要像圖4所示那樣在棒周圍對稱放置，例如你可以將兩個二極管這樣放置，使其光束成90°角，也就是相對于x軸正向，一個沿45°放置，一個沿-45°放置。

耦合仍然通過重疊積分計算，但使用物理光學具有主要優(yōu)勢：·可以定義任何復雜模式;計算不限于高斯模式。·光纖耦合重疊積分可以在任何已知接收光纖模式的表面上計算。這包括但不限于代表纖維的表面。·外部程序，如光束傳播和時域有限差分代碼，可用于計算光纖（或任何集成光學器件）的模式結(jié)構(gòu)，并可以將其表示為復雜的振幅分布，適合使用 .zbf 文件格式或 DLL 接口進行此計算。

在該窗口中，點擊Open GUI for DMA，打開“Dynamic Multimode Analysis”。該窗口有5個標簽，如下： 2.1 高斯模式選項 點選該選項并選擇“type of Gaussian modes”來近似激光模式結(jié)構(gòu)。如果模式結(jié)構(gòu)是象散的，選擇Hermite-Gaussian模式。在旋轉(zhuǎn)對稱腔結(jié)構(gòu)設計時，選擇LG模式更好。

高斯橫模的分布以及與泵浦光分布的重疊顯示 144.3. 計算激光功率輸出 155. 光束傳輸代碼（BPM） 16 1.

</span></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51); background-color: rgb(255, 255, 255);">2.而且強度分布仍然是輸入的高斯光束的強度分布。

由于這里用的是高斯消元法，因此計算運行可能會有些慢。 然后我們打開查看結(jié)果： 與Ansys中List導出的結(jié)點位移結(jié)果一致。結(jié)果正確。

正如我們之前看到的，模式 2 與 Zemax 光束文件有最大的能量耦合和重疊結(jié)果。在 “光束” 選項卡中，我們想要檢查高斯參數(shù)，這樣我們可以對等效區(qū)域進行匹配。由 Zemax 光束文件導出的高斯光束有效面積 πw02 中 w0 =√(122.557/π) um = 6.3 um，模式 2 的有效面積為 w0 =√(122.557/π) um = 6.7 um。