Zemax激光高斯光束波形模擬姓名：陳琪學號：200707303146班級：B07073031專業：光電子指導老師：陳翔宇Zemax激光高斯光束波形模擬姓名：陳琪1目錄一.激光器件的應用二.Zemax軟件介紹三.Zemax對激光高斯波形模擬操作四.總結目錄一.激光器件的應用2一.激光器件的應用：1.激光加工系統。2.激光加工工藝。3激光治療。4激光打標。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高斯光束的特點在研究普通光學系統的成像時，我們都假定點光源發出的球面波在各個方向上的光強度是相同的，即光束波面上各點的振幅是相等的。而激光作為一種光源，其光束截面內的光強分布是不均勻的，即光束波面上各點的振幅是不相等的，其振幅A與光束截面半徑r的函數關系為：（1）其中A0為光束截面中心的振幅,w為一個與光束截面半徑有關的參數,r為光束截面半徑。光束波面的振幅A呈高斯(Guass)型函數分布所以激光光束又稱為高斯光束。

1.4高斯光束的特點在研究普通光學系統的成像時，我們都假定點4

二zemax軟件介紹

2.1ZEMAX簡介：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、衍射及散射等光學模型；可進行偏振、鍍膜和溫度、氣壓等方面的分析具有強大的像質評價和分析功能；豐富的資料庫，有現成的鏡頭和玻璃、樣板數據，可供用戶選擇；大部分窗口都提供在線幫助,方便隨時獲取相關功能的在線解釋和幫助；

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2.1ZEMAX簡介：界5三zemax對高斯光束的模擬：用傳播波前描述光學系統。光束由分立的采樣點陣表示，每個點上的復振幅為：Ae-i。整個陣列通過光學面之間的自由空間傳播，在每一個光學面上，計算從光學面的一邊傳播到另一邊的傳遞函數。可以研究隨機相干光通過光學系統的情況：（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傳播(skewbeams)，（3）可以計算系統中任何面上的振幅，位相和光強，（4）可以模擬有限大小孔徑衍射，包括空間濾波器，（5）精確計算沿光束的傳播，不論是不是在焦點附近。如果系統中有non-sequentialcomponentgroups，則會不精確三zemax對高斯光束的模擬：用傳播波前描述光學系統。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內，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)和遠場發散半角定義(空氣中)。ZEMAX用這2個數據計算束腰，位置和位相。束腰：相對光腰的Z位置為：Zr是Rayleigh范圍。GaussianSize+AngleGaussianSi10Surfacespecificsettings在surfaceproperty中，對每一個面都可以進行與POP相關的設置：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上。(1)束腰和光束大小不一樣；(2)厚度為17.131；(3)重新對GBPS優化，使surface6上的Gaussianwaist最小；(4)變量是surface4的thickness(5)中間平面surface4的thickness變為17.152；(6)Gaussian光束的寬度近似為3.2micronGaussianBeam

假定GaussianBeam為12GaussianBeamAnalysisGaussianBeamAnalysis13重新對GBPS優化，使針孔surface6上的Gaussianwaist最小優化后，surf6上束腰近似為3.2微米。surface4的thickness變為17.152。。重新對GBPS優化，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，輸出的光束。針孔對光束有濾波作用，但還不是太理想。WithandWithoutPinhole

surf17SizeofPinhole減小針孔的大小，會發現Gaussian光斑周圍的暗環少了，光斑質量比較好。SizeofPinhole減小針孔的大小，會發現Gaus18高斯光束三維波形高斯光束三維波形19總結通過對zemax軟件的學習在這次畢業論文的設計中，我不僅回顧了以前的理論知識，而且還學到了很多新的知識和實踐經驗。在準備期間，我利用圖書館和網絡搜索了大量的資料,鍛煉了我自主尋找資料的能力；通過一段時間的資料收集以及自己的學習和研究，我終于弄清楚了zemax的操作方法，了解了zemax如何模擬各種光學元器件以及我們所學的各種光學系統，并對各種光學模擬軟件及其優缺點有了基本的了解和分析，并對激光有了更深一步的認識總結通過對zemax軟件的學習在這次畢業論文的設計中，我不僅20謝謝zemax對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：陳琪學號：200707303146班級：B07073031專業：光電子指導老師：陳翔宇Zemax激光高斯光束波形模擬姓名：陳琪22目錄一.激光器件的應用二.Zemax軟件介紹三.Zemax對激光高斯波形模擬操作四.總結目錄一.激光器件的應用23一.激光器件的應用：1.激光加工系統。2.激光加工工藝。3激光治療。4激光打標。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高斯光束的特點在研究普通光學系統的成像時，我們都假定點光源發出的球面波在各個方向上的光強度是相同的，即光束波面上各點的振幅是相等的。而激光作為一種光源，其光束截面內的光強分布是不均勻的，即光束波面上各點的振幅是不相等的，其振幅A與光束截面半徑r的函數關系為：（1）其中A0為光束截面中心的振幅,w為一個與光束截面半徑有關的參數,r為光束截面半徑。光束波面的振幅A呈高斯(Guass)型函數分布所以激光光束又稱為高斯光束。

1.4高斯光束的特點在研究普通光學系統的成像時，我們都假定點25

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2.1ZEMAX簡介：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、衍射及散射等光學模型；可進行偏振、鍍膜和溫度、氣壓等方面的分析具有強大的像質評價和分析功能；豐富的資料庫，有現成的鏡頭和玻璃、樣板數據，可供用戶選擇；大部分窗口都提供在線幫助,方便隨時獲取相關功能的在線解釋和幫助；

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2.1ZEMAX簡介：界26三zemax對高斯光束的模擬：用傳播波前描述光學系統。光束由分立的采樣點陣表示，每個點上的復振幅為：Ae-i。整個陣列通過光學面之間的自由空間傳播，在每一個光學面上，計算從光學面的一邊傳播到另一邊的傳遞函數。可以研究隨機相干光通過光學系統的情況：（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傳播(skewbeams)，（3）可以計算系統中任何面上的振幅，位相和光強，（4）可以模擬有限大小孔徑衍射，包括空間濾波器，（5）精確計算沿光束的傳播，不論是不是在焦點附近。如果系統中有non-sequentialcomponentgroups，則會不精確三zemax對高斯光束的模擬：用傳播波前描述光學系統。27SamplingandWidth

SamplingandWidth

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內，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)和遠場發散半角定義(空氣中)。ZEMAX用這2個數據計算束腰，位置和位相。束腰：相對光腰的Z位置為：Zr是Rayleigh范圍。GaussianSize+AngleGaussianSi31Surfacespecificsettings在surfaceproperty中，對每一個面都可以進行與POP相關的設置：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上。(1)束腰和光束大小不一樣；(2)厚度為17.131；(3)重新對GBPS優化，使surface6上的Gaussianwaist最小；(4)變量是surface4的thickness(5)中間平面surface4的thickness變為17.152；(6)Gaussian光束的寬度近似為3.2micronGaussianBeam

假定GaussianBeam為33GaussianBeamAnalysisGaussianBeamAnalysis34重新對GBPS優化，使針孔surface6上的Gaussianwaist最小優化后，surf6上束腰近似為3.2微米。surface4的thickness變為17.152。。重新對GBPS優化，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，輸出的光束。針孔對光束有濾波作用，但還不是太理想。WithandWithoutPinhole

surf38SizeofPinhole減小針孔的大小，會發現Gaussian光斑周圍的暗環少了，光斑質量比較好。SizeofPinhole減小針孔的大小，會發現Gaus39高斯光束