| infotek | 2021-11-30 09:10 |
一個有噪聲的激光光束空間濾波用于空間濾波器的FRED工具 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(zhǔn)確的定義光束輪廓。 最佳幾何焦點使用光線的任意子集，在任何表面的坐標(biāo)系統(tǒng)中尋找最佳焦點位置。 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。 相干標(biāo)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。 相干場剪裁相干場的剪裁可以準(zhǔn)確的模擬一個小孔。 相干場合成從一個計算好或用戶指定的復(fù)合場合成一個新的相干光線。 簡介 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(zhǔn)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(zhǔn)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(shù)，這些技術(shù)與使用復(fù)合光線追跡的相干光束的建模和傳播有關(guān)。本文通過詳細(xì)的步驟準(zhǔn)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。 FRED應(yīng)用實例：一個有噪聲的激光光束空間濾波 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(xì)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。“Amplitude/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(dǎo)入，這為復(fù)雜光束輪廓的建模提供了便利。在預(yù)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(biāo)，以及高階模的定義（Hermite和Laguerre）。  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) 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(jī)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(biāo)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。  圖2 FRED模擬帶有噪聲的高斯激光光束的能量圖 接下來，利用兩個相同的平凸透鏡來設(shè)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(zhǔn)直的。嚴(yán)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(zhuǎn)90°，所以它橫向切割了光束。執(zhí)行相干標(biāo)量場能量計算，最大能量密度的位置顯示在輸出窗口處。 | |