Zemax激光高斯光束波形模擬姓名：陳琪學(xué)號(hào)：200707303146班級(jí)：B07073031專業(yè)：光電子指導(dǎo)老師：陳翔宇Zemax激光高斯光束波形模擬姓名：陳琪1目錄一.激光器件的應(yīng)用二.Zemax軟件介紹三.Zemax對(duì)激光高斯波形模擬操作四.總結(jié)目錄一.激光器件的應(yīng)用2一.激光器件的應(yīng)用：1.激光加工系統(tǒng)。2.激光加工工藝。3激光治療。4激光打標(biāo)。5激光打孔。6激光熱處理。7激光快速成型。8激光涂敷。9激光通信。zemax對(duì)激光高斯光束波形仿真--演示文稿課件31.4高斯光束的特點(diǎn)在研究普通光學(xué)系統(tǒng)的成像時(shí)，我們都假定點(diǎn)光源發(fā)出的球面波在各個(gè)方向上的光強(qiáng)度是相同的，即光束波面上各點(diǎn)的振幅是相等的。而激光作為一種光源，其光束截面內(nèi)的光強(qiáng)分布是不均勻的，即光束波面上各點(diǎn)的振幅是不相等的，其振幅A與光束截面半徑r的函數(shù)關(guān)系為：（1）其中A0為光束截面中心的振幅,w為一個(gè)與光束截面半徑有關(guān)的參數(shù),r為光束截面半徑。光束波面的振幅A呈高斯(Guass)型函數(shù)分布所以激光光束又稱為高斯光束。

1.4高斯光束的特點(diǎn)在研究普通光學(xué)系統(tǒng)的成像時(shí)，我們都假定點(diǎn)4

二zemax軟件介紹

2.1ZEMAX簡(jiǎn)介：界面友好，容易上手；資料豐富，既可以直接選擇，又可以自定義；可建立反射、折射、衍射及散射等光學(xué)模型；可進(jìn)行偏振、鍍膜和溫度、氣壓等方面的分析具有強(qiáng)大的像質(zhì)評(píng)價(jià)和分析功能；豐富的資料庫(kù)，有現(xiàn)成的鏡頭和玻璃、樣板數(shù)據(jù)，可供用戶選擇；大部分窗口都提供在線幫助,方便隨時(shí)獲取相關(guān)功能的在線解釋和幫助；

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2.1ZEMAX簡(jiǎn)介：界5三zemax對(duì)高斯光束的模擬：用傳播波前描述光學(xué)系統(tǒng)。光束由分立的采樣點(diǎn)陣表示，每個(gè)點(diǎn)上的復(fù)振幅為：Ae-i。整個(gè)陣列通過光學(xué)面之間的自由空間傳播，在每一個(gè)光學(xué)面上，計(jì)算從光學(xué)面的一邊傳播到另一邊的傳遞函數(shù)?？梢匝芯侩S機(jī)相干光通過光學(xué)系統(tǒng)的情況：（1）Gaussian或任何形式的高階多模激光束(beamsareuserdefinable)，（2）光束可以沿任何視場(chǎng)傳播(skewbeams)，（3）可以計(jì)算系統(tǒng)中任何面上的振幅，位相和光強(qiáng)，（4）可以模擬有限大小孔徑衍射，包括空間濾波器，（5）精確計(jì)算沿光束的傳播，不論是不是在焦點(diǎn)附近。如果系統(tǒng)中有non-sequentialcomponentgroups，則會(huì)不精確三zemax對(duì)高斯光束的模擬：用傳播波前描述光學(xué)系統(tǒng)。6SamplingandWidth

SamplingandWidth

7BeamProfile初始光束由以下幾種類型定義：GaussianWaistGaussianAngleGaussianSize+AngleTopHatUserdefinedtableinafileUserdefinedDLLprogram光束可以定義在任何視場(chǎng)內(nèi)，方向沿著主光線，從startingsurface傳播到endingsurface。BeamProfile初始光束由以下幾種類型定義：8DefiningtheinitialbeamAnalysis>>PhysicalOptics>>PhysicalOpticsPropagation：DefiningtheinitialbeamAnaly9GaussianSize+AngleGaussianSize+Anglebeam由開始面上的beamsize(notwaist)和遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散半角定義(空氣中)。ZEMAX用這2個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算束腰，位置和位相。束腰：相對(duì)光腰的Z位置為：Zr是Rayleigh范圍。GaussianSize+AngleGaussianSi10Surfacespecificsettings在surfaceproperty中，對(duì)每一個(gè)面都可以進(jìn)行與POP相關(guān)的設(shè)置：Surfacespecificsettings在surf11GaussianBeam

假定GaussianBeam為：束腰=1.15mm，surf1到束腰距離為-2797mm。中間的焦平面是在近軸焦點(diǎn)上。(1)束腰和光束大小不一樣；(2)厚度為17.131；(3)重新對(duì)GBPS優(yōu)化，使surface6上的Gaussianwaist最小；(4)變量是surface4的thickness(5)中間平面surface4的thickness變?yōu)?7.152；(6)Gaussian光束的寬度近似為3.2micronGaussianBeam

假定GaussianBeam為12GaussianBeamAnalysisGaussianBeamAnalysis13重新對(duì)GBPS優(yōu)化，使針孔surface6上的Gaussianwaist最小優(yōu)化后，surf6上束腰近似為3.2微米。surface4的thickness變?yōu)?7.152。。重新對(duì)GBPS優(yōu)化，使針孔surface6上的Gaussi14PhysicalOpticsSettingPhysicalOpticsSetting15BeamFileViewer通過BeamFileViewer可以比較輸出光束(surface11)的形狀和輸入光束(surface1)是類似的。BeamFileViewer通過BeamFileVi16WithandWithoutPinhole

surf6的aperturetype為None和0.005時(shí)，輸出的光束。針孔對(duì)光束有濾波作用，但還不是太理想。WithandWithoutPinhole

surf17SizeofPinhole減小針孔的大小，會(huì)發(fā)現(xiàn)Gaussian光斑周圍的暗環(huán)少了，光斑質(zhì)量比較好。SizeofPinhole減小針孔的大小，會(huì)發(fā)現(xiàn)Gaus18高斯光束三維波形高斯光束三維波形19總結(jié)通過對(duì)zemax軟件的學(xué)習(xí)在這次畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)中，我不僅回顧了以前的理論知識(shí)，而且還學(xué)到了很多新的知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在準(zhǔn)備期間，我利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)搜索了大量的資料,鍛煉了我自主尋找資料的能力；通過一段時(shí)間的資料收集以及自己的學(xué)習(xí)和研究，我終于弄清楚了zemax的操作方法，了解了zemax如何模擬各種光學(xué)元器件以及我們所學(xué)的各種光學(xué)系統(tǒng)，并對(duì)各種光學(xué)模擬軟件及其優(yōu)缺點(diǎn)有了基本的了解和分析，并對(duì)激光有了更深一步的認(rèn)識(shí)總結(jié)通過對(duì)zemax軟件的學(xué)習(xí)在這次畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)中，我不僅20謝謝zemax對(duì)激光高斯光束波形仿真--演示文稿課件21Zemax激光高斯光束波形模擬姓名：陳琪學(xué)號(hào)：200707303146班級(jí)：B07073031專業(yè)：光電子指導(dǎo)老師：陳翔宇Zemax激光高斯光束波形模擬姓名：陳琪22目錄一.激光器件的應(yīng)用二.Zemax軟件介紹三.Zemax對(duì)激光高斯波形模擬操作四.總結(jié)目錄一.激光器件的應(yīng)用23一.激光器件的應(yīng)用：1.激光加工系統(tǒng)。2.激光加工工藝。3激光治療。4激光打標(biāo)。5激光打孔。6激光熱處理。7激光快速成型。8激光涂敷。9激光通信。zemax對(duì)激光高斯光束波形仿真--演示文稿課件241.4高斯光束的特點(diǎn)在研究普通光學(xué)系統(tǒng)的成像時(shí)，我們都假定點(diǎn)光源發(fā)出的球面波在各個(gè)方向上的光強(qiáng)度是相同的，即光束波面上各點(diǎn)的振幅是相等的。而激光作為一種光源，其光束截面內(nèi)的光強(qiáng)分布是不均勻的，即光束波面上各點(diǎn)的振幅是不相等的，其振幅A與光束截面半徑r的函數(shù)關(guān)系為：（1）其中A0為光束截面中心的振幅,w為一個(gè)與光束截面半徑有關(guān)的參數(shù),r為光束截面半徑。光束波面的振幅A呈高斯(Guass)型函數(shù)分布所以激光光束又稱為高斯光束。

1.4高斯光束的特點(diǎn)在研究普通光學(xué)系統(tǒng)的成像時(shí)，我們都假定點(diǎn)25

二zemax軟件介紹

2.1ZEMAX簡(jiǎn)介：界面友好，容易上手；資料豐富，既可以直接選擇，又可以自定義；可建立反射、折射、衍射及散射等光學(xué)模型；可進(jìn)行偏振、鍍膜和溫度、氣壓等方面的分析具有強(qiáng)大的像質(zhì)評(píng)價(jià)和分析功能；豐富的資料庫(kù)，有現(xiàn)成的鏡頭和玻璃、樣板數(shù)據(jù)，可供用戶選擇；大部分窗口都提供在線幫助,方便隨時(shí)獲取相關(guān)功能的在線解釋和幫助；

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2.1ZEMAX簡(jiǎn)介：界26三zemax對(duì)高斯光束的模擬：用傳播波前描述光學(xué)系統(tǒng)。光束由分立的采樣點(diǎn)陣表示，每個(gè)點(diǎn)上的復(fù)振幅為：Ae-i。整個(gè)陣列通過光學(xué)面之間的自由空間傳播，在每一個(gè)光學(xué)面上，計(jì)算從光學(xué)面的一邊傳播到另一邊的傳遞函數(shù)?？梢匝芯侩S機(jī)相干光通過光學(xué)系統(tǒng)的情況：（1）Gaussian或任何形式的高階多模激光束(beamsareuserdefinable)，（2）光束可以沿任何視場(chǎng)傳播(skewbeams)，（3）可以計(jì)算系統(tǒng)中任何面上的振幅，位相和光強(qiáng)，（4）可以模擬有限大小孔徑衍射，包括空間濾波器，（5）精確計(jì)算沿光束的傳播，不論是不是在焦點(diǎn)附近。如果系統(tǒng)中有non-sequentialcomponentgroups，則會(huì)不精確三zemax對(duì)高斯光束的模擬：用傳播波前描述光學(xué)系統(tǒng)。27SamplingandWidth

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28BeamProfile初始光束由以下幾種類型定義：GaussianWaistGaussianAngleGaussianSize+AngleTopHatUserdefinedtableinafileUserdefinedDLLprogram光束可以定義在任何視場(chǎng)內(nèi)，方向沿著主光線，從startingsurface傳播到endingsurface。BeamProfile初始光束由以下幾種類型定義：29DefiningtheinitialbeamAnalysis>>PhysicalOptics>>PhysicalOpticsPropagation：DefiningtheinitialbeamAnaly30GaussianSize+AngleGaussianSize+Anglebeam由開始面上的beamsize(notwaist)和遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散半角定義(空氣中)。ZEMAX用這2個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算束腰，位置和位相。束腰：相對(duì)光腰的Z位置為：Zr是Rayleigh范圍。GaussianSize+AngleGaussianSi31Surfacespecificsettings在surfaceproperty中，對(duì)每一個(gè)面都可以進(jìn)行與POP相關(guān)的設(shè)置：Surfacespecificsettings在surf32GaussianBeam

假定GaussianBeam為：束腰=1.15mm，surf1到束腰距離為-2797mm。中間的焦平面是在近軸焦點(diǎn)上。(1)束腰和光束大小不一樣；(2)厚度為17.131；(3)重新對(duì)GBPS優(yōu)化，使surface6上的Gaussianwaist最?。?4)變量是surface4的thickness(5)中間平面surface4的thickness變?yōu)?7.152；(6)Gaussian光束的寬度近似為3.2micronGaussianBeam

假定GaussianBeam為33GaussianBeamAnalysisGaussianBeamAnalysis34重新對(duì)GBPS優(yōu)化，使針孔surface6上的Gaussianwaist最小優(yōu)化后，surf6上束腰近似為3.2微米。surface4的thickness變?yōu)?7.152。。重新對(duì)GBPS優(yōu)化，使針孔surface6上的Gaussi35PhysicalOpticsSettingPhysicalOpticsSetting36BeamFileViewer通過BeamFileViewer可以比較輸出光束(surface11)的形狀和輸入光束(surface1)是類似的。BeamFileViewer通過BeamFileVi37WithandWithoutPinhole

surf6的aperturetype為None和0.005時(shí)，輸出的光束。針孔對(duì)光束有濾波作用，但還不是太理想。WithandWithoutPinhole

surf38SizeofPinhole減小針孔的大小，會(huì)發(fā)現(xiàn)Gaussian光斑周圍的暗環(huán)少了，光斑質(zhì)量比較好。SizeofPinhole減小針孔的大小，會(huì)發(fā)現(xiàn)Gaus39高斯光束