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在諸如激光損傷測量或等離子點火研究的應用中，特別是在光的非線性效應這種現象中，定位和預測最大能量密度是非常重要的。研究員經常受限于反復的試驗或者分析預測，這樣就未能充分地考慮波前或透鏡像差。但在所有最受限制的情況下，輸入光束的質量以及光學聚焦元件會有一個重要并且通常是不利的影響。 *\9JIi 2
. zM 有的人會傾向于認為當光斑尺寸最小時將會出現最大能量密度。如果真的總是這樣的話，那么任何鏡頭設計軟件都可以用來做預測了。然而，事實上經常會出現最佳幾何焦點所在的平面與達到最高能量密度所在的平面是不一致的，通過Photon Engineering 公司的主打的光學工程軟件FRED的強大功能，可以很容易驗證這個事實。 %nU8 Ca
5 (@P1Bi 聚焦TEM00模式的能量密度可視化 ?W l=F/
> Qk4AMIO 考慮一個來自氦氖激光器的TEM00光束，入射到一個雙凸球面透鏡上，其中束腰也位于透鏡上。在圖1中，FRED的可視化視圖顯示(Show in Visualization View)功能用來顯示附加在光源上分析面的能量密度計算。 rFY% fo
圖1：入射到雙凸透鏡元件上TEM00激光光束的能量密度計算 m'|{AjH
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由于FRED對分析面的方向沒有任何限制，所以可以計算沿傳播方向上的自由空間的能量密度。通過檢查焦點周圍的區(qū)域將會得到一些有趣的發(fā)現。通過創(chuàng)建第二個分析面、繞Y軸旋轉90度然后重置窗口x限制的值，可以完成在這個區(qū)域上的計算。需要設置分析面上的光線規(guī)格，只有像平面上的光線可以用于計算。圖2顯示了光線網格，它定義了追跡穿過透鏡到達成像面的光源。在插圖中出現了超過600μm的能量密度計算側視圖，圖3顯示了最大能量密度的位置，這個可以從FRED輸出窗口中的信息輸出欄中得到（見圖4）。基于光線追跡，FRED的最佳幾何焦點(Best Geometric Focus)計算與縱向能量密度(longitudinal Energy Density)計算輸出相同的結果，在給定的解析度下達到一個像素以內。 4a'GWzUtS kHj|:,'sV 圖2：代表激光光束的光線通過透鏡時被追跡。在沿著傳播方向的焦點周圍區(qū)域計算能量密度，并顯示在3D幾何視圖中。 eGZ{%\PH<
圖3：最大能量密度平面上的光束輪廓 %O$4da"y
Z:H k'|q}I 圖4：在FRED的輸出窗口中的數據欄中顯示了能量密度最大的位置。請注意在分析面的局部坐標
系統(tǒng)的X方向對應的是全局坐標的Z方向。
SDY!!
