|
|
t%<d}QuHW
簡介 >? A3;O] pfvNVu 激光系統(tǒng)常使用一個稱為空間濾波器的小孔。通過去除光束中的高階模和噪聲，空間濾波器是一種用于提高激光質(zhì)量的技術(shù)。為了在FRED中準(zhǔn)確模擬激光通過一個空間濾波器，光在通過濾波器之后光場的重新合成是非常重要的。這樣做將會精確的模擬在孔徑上的裁剪。在本篇文章中，將會闡述Gabor分解的光合成技術(shù)。 "%Eyb\V! #r)c@?T@j 相干光的高斯子束模型 tpi63<N f8
M=P.jz 通過使用一個稱為高斯光束分解（GBD）的技術(shù)，可以在FRED中實現(xiàn)相干光的模擬。光場被分成獨立的高斯子束，相互之間是相干傳播的。每個子束由一組光線表示（圖1），主光線沿著子束的軸。八個二級光線包括：代表光束腰的四個正交二級束腰光線，和代表光束發(fā)散度的四個正交二級發(fā)散光線。在光線追跡的過程中，主光線決定了所有二級光線的命運：如果主光線通過了一個孔徑，假設(shè)，則所有的二級光線必須通過該孔徑。這項使用光線來表示高斯子束的技術(shù)被稱為復(fù)合光線追跡。 bKH8/*Yk _nj?au(@`Y  圖1 高斯子束的復(fù)合光線表示 C"ZCX6p+$ 如果激光在一個空間濾波器處聚焦，則在相干光線追跡中的大多數(shù)主光線將會通過孔徑。這忽略了剪裁的影響。為了正確的模擬剪裁，在空間濾波平面的光場應(yīng)該在孔徑內(nèi)重新采樣，產(chǎn)生一組新的光線，用于通過系統(tǒng)的進(jìn)一步傳播。 N8l(m5Kk,k Lw.N3!e[ 14μm空間濾波器內(nèi)的Gabor分解 fXYg % vrIM!~*W 在FRED中模擬的一個空間濾波系統(tǒng)如圖2所示。創(chuàng)建了相干準(zhǔn)直的He-Ne激光束。光源由直徑為6mm的橢圓孔徑內(nèi)的21*21條光線組成。光線通過焦距為52mm的平凸透鏡�？臻g濾波器放置在焦點上。空間濾波器的直徑是基于透鏡焦距和光束直徑計算而得。 P
A9
]L
a 4! AvG
 n2H2 G_-L[ {N$G|bm]u< 通過添加FRED自定義元件（Custom Element）可以創(chuàng)建空間濾波器小孔，它由半徑為0.007mm的圓弧曲線描述。在空間濾波器位置處創(chuàng)建了一個1*1的吸收平面。在該平面上指定了一個分析面（64*64μm寬，257*257像素）來收集光場。繪制光場之后，用戶需要右鍵點擊并選擇相干場操作/應(yīng)用剪裁到場（Coherent Field Operations / Apply Clipping to Field），選擇已經(jīng)創(chuàng)建好的剪裁曲線。光場現(xiàn)在已經(jīng)得到了正確的剪裁（圖3）。 ]7^ YPFc+ 2FS,B\d 圖2 He-Ne激光束的空間濾波器 a8%/Xwr~ 圖3 用空間濾波孔徑剪裁光場的結(jié)果 ~Hs a6F&F 最后，剪裁區(qū)域內(nèi)將會產(chǎn)生一組新的復(fù)合光線。使用Gabor分解可以實現(xiàn)它。在剪裁光場的圖中，用戶需要右鍵點擊并選擇相干場操作/合成場（Coherent Field Operations / Synthesize Field.）。相干場合成參數(shù)如圖4所示。 > c7fg ^@ *(x`cf;k 最后一步是選擇“追跡現(xiàn)有的（Trace Existing）”來模擬通過空間濾波器的光線傳播。圖5顯示了通過具備光場合成的準(zhǔn)直透鏡后的輻照度分布，與忽略了空間濾波器剪裁的分布作比較。顯然，光場合成精確的模擬了減小的光束直徑和預(yù)期的衍射特性。 rf8`|9h"7 `r
|
