本文描述了OpticStudio中可用于描述高階激光束的模型。一旦定義，這樣的光束可以在OpticStudio中使用物理光學(xué)傳播設(shè)計(jì)的任何光學(xué)系統(tǒng)中傳播。由矩形、圓形和橢圓形增益孔徑的激光腔產(chǎn)生的光束可以用可用的Hermite-Gaussian, Laguerre-Gaussian和Ince-Gaussian光束模型來(lái)描述 w@4q D  
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一般來(lái)說(shuō)，激光的輸出可以通過(guò)求解傍軸波動(dòng)方程得到。這個(gè)方程最常見(jiàn)的解是理想單模高斯光束。其它正交解集的存在依賴于給定系統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)性。它們可以用來(lái)模擬高階光束模式。 1A">tgA1  
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OpticStudio提供了建模三個(gè)其他解決方案的選項(xiàng)。所選擇的解將描述光束的初始電場(chǎng)分布，然后使用物理光學(xué)傳播(POP)對(duì)光束的后續(xù)傳播進(jìn)行建模。 W=o90TwbN  
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Hermite-Gaussian模型 KQ xKU?b1  
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對(duì)于矩形對(duì)稱(chēng)的激光諧振腔，即矩形增益孔徑的激光諧振器，用Hermite-Gaussian模型給出了傍軸波動(dòng)方程的合適解。這些模式的電場(chǎng)分布可以用Hermite多項(xiàng)式表示。這種模式可以在OpticStudio中使用POP設(shè)置對(duì)話框中內(nèi)置的“高斯束腰”光束定義建模: xe2Ap[Y'M  
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這種模式的基本輸入是束腰在X和Y上的寬度和在X和Y上的階數(shù)。以上設(shè)置演示如何模擬在X和Y方向上具有相同束腰寬度的(0,0)模式,對(duì)應(yīng)于一個(gè)單模高斯光束。然而，輸入光束也可以是在X和Y上不對(duì)稱(chēng)的高階Hermite-Gaussian光束，例如: CfoSow-  
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Hermite-Gaussian模型通常被稱(chēng)為T(mén)EMm,n模，其中m是光束在X中的階數(shù)，n是光束在Y中的階數(shù)。同樣，高斯光束是TEM00模光束。 qp^O\>c  
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Laguerre-Gaussian模型 F>)u<f,C  
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對(duì)于圓柱對(duì)稱(chēng)的激光諧振腔設(shè)計(jì)，即具有圓形增益孔徑的激光諧振腔，用Laguerre-Gaussian模型給出了傍軸波動(dòng)方程的合適解。這些模態(tài)的電場(chǎng)分布可以用Laguerre多項(xiàng)式表示。這些模式可以在OpticStudio中使用安裝OpticStudio時(shí)提供的“Laguerre beam”DLL建模: H6x~mZu_:T  
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該模型的輸入是波束在徑向(n)和方位角(l)方向的階數(shù)、波束腰(wo)和模態(tài)旋轉(zhuǎn)角(phi0)。注意，指定phi0 = 0相當(dāng)于對(duì)奇Laguerre-Gaussian模(LGM)建模，而指定phi0 = 90則相當(dāng)于對(duì)偶LGM建模。 [(w_!|S  
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“Laguerre beam”DLL的源代碼可以在OpticStudio安裝文件夾中找到，默認(rèn)情況下是{Zemax}\DLL\PhysicalOptics。這個(gè)文件夾的位置在File tab...Project Preferences...Folders: fEWS3`Yy  
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Ince-Gaussian模式 Gb<)U[Hfd  
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對(duì)于具有橢圓對(duì)稱(chēng)增益孔徑的激光諧振腔設(shè)計(jì)，給出了Ince-Gaussian模式下傍軸波方程的合適解。這些模態(tài)的電場(chǎng)分布可以用Ince多項(xiàng)式表示。這些多項(xiàng)式在Miguel A. Bandres和Julio C. Gutiérrez-Vega (JOSA, Vol. 21, No. 5, 2004年5月，p. 873)的論文“傍軸波動(dòng)方程和穩(wěn)定諧振器的inces - gaussian模式”中進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述。F.M. Arscott (Pergamon Publishing, Oxford, UK, 1964)的《周期微分方程》一書(shū)對(duì)這些多項(xiàng)式作了更完整的描述。 ~a4htj  
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Ince-Gaussian模式可以在OpticStudio中使用“Ince-Gaussian”DLL建模: \('8_tqI"  
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這個(gè)DLL包含在OpticStudio安裝中，可以在{Zemax}\DLL\PhysicalOptics文件夾中找到，如前一節(jié)所述。此DLL的源代碼將不會(huì)提供。 A/,7%bB1  
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