本文描述了如何在FRED中模擬空間濾波器，內(nèi)容適用于所有的相干光束通過小孔的情況。 `h :&H,N [*8w v^ 用于空間濾波器的FRED工具 o&gcFOM22 光源功率切趾內(nèi)置和自定義的光源功率切趾函數(shù)，可以非常容易準確的定義光束輪廓。 QTK \" 最佳幾何焦點使用光線的任意子集，在任何表面的坐標系統(tǒng)中尋找最佳焦點位置。 ;STO!^9~ 高級光線追跡靈活和精確的光線追跡控制能力，具有序列和非序列傳播選項、指定數(shù)目的交叉點和光線開始和停止表面的選項。 Y( D d7`c 相干標量場分析相干場計算，允許計算并宣示振幅、能量、相位或波前。 Z4bN|\I 相干場剪裁相干場的剪裁可以準確的模擬一個小孔。 6Z|/M6f 相干場合成從一個計算好或用戶指定的復合場合成一個新的相干光線。 rWi 9' 6 簡介 "t` r_Aw
o<@2zhuhrx 許多激光系統(tǒng)包含一個空間濾波器，來“清除”由散射或不想要的高階模引起的高頻噪聲，以產(chǎn)生準直、單模的高斯光束。一般來說，一個透鏡使光束聚焦到一個小孔上，然后再經(jīng)過第二個透鏡準直。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。在FRED中模擬該過程涉及了一些技術，這些技術與使用復合光線追跡的相干光束的建模和傳播有關。本文通過詳細的步驟準確地在FRED中模擬空間濾波器，并重點描述了過程中一些有用的功能和技巧。注意本文可適用于任何相干光束通過小孔的情況。 |5$9l#e `Z]a 6@w~ FRED應用實例：一個有噪聲的激光光束空間濾波 K' N\"Y?>
9=
\bS6w* 光源的光束輪廓可以在FRED中通過位置功率切趾函數(shù)來指定。詳細的光源對話框的功率（Power）選項卡包含了位置切趾選擇，如圖1所示。高斯和振幅/相位掩模切趾將在本實例中使用�！癆mplitude/Phase Mask on Rectilinear Grid”允許每個像素的強度和相位的自定義輸入，并且支持文本文件或位圖圖像的導入，這為復雜光束輪廓的建模提供了便利。在預定義的切趾之內(nèi)還有一定層次的定制，“Gaussian Apodization”讓用戶指定x和y方向的半寬（在1/e2點處），高斯光束中心偏移的x和y坐標，以及高階模的定義（Hermite和Laguerre）。 ^/mQo`[G tCtR(mG=A 圖1光源的功率選項卡顯示了可用的不同功率切趾函數(shù)
7^as~5'&- 考慮一個有噪聲的高斯光束輪廓的氦氖激光器。在FRED中模擬這個模型的一種方法是首先用期望參數(shù)（光束尺寸、光線數(shù)、波長等）和一個高斯切趾函數(shù)創(chuàng)建相干光源，然后使用一個已寫好的簡單FRED腳本，計算光源（理想高斯型）的輻照度分布，添加隨機變量，使用“Amplitude/Phase Mask on Rectilinear Grid”（振幅）切趾來分配新的輻照度值。圖2顯示了帶有噪聲的氦氖光束的相干標量場能量。FRED具有多種允許用戶控制參數(shù)的圖形選項，如配色方案、色彩等級數(shù)、繪圖縮放比例、3D視角視圖、FFT、平滑數(shù)據(jù)、范圍以及更多。 `=b*g24z[N hG&RGN_<6+ 圖2 FRED模擬帶有噪聲的高斯激光光束的能量圖
m->
chOu~| 接下來，利用兩個相同的平凸透鏡來設置一個空間濾波器，如圖3所示。在放置第二個透鏡到模型之前，F(xiàn)RED最佳幾何聚焦特性可以用來確定小孔的最佳位置。這個位置也可以作為放置第二平凸透鏡的參考點，使得出射光束是完全準直的。嚴格上的講，小孔的最優(yōu)位置是場能量密度最大處，而不是幾何的焦點位置處，但在這種高的F/＃系統(tǒng)中像差非常小，這兩個位置是幾乎一致的（約78微米）。為了確定最大能量密度的位置，一個分析面被放置在焦點的附近，旋轉90°，所以它橫向切割了光束。執(zhí)行相干標量場能量計算，最大能量密度的位置顯示在輸出窗口處。 F)5QpDmqb
8+v6%,K2 圖3 由兩個平凸透鏡和一個小孔組成的空間濾波器
"op1x
