SYNOPSYS 光学设计软件课程三十：理解高斯光束

Bu$GCSrX  
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背景： q(yw,]h]{  
激光器通常产生直径非常小的光束，经常用作各种光学系统光源。 这种光束的强度是不均匀的，在理想情况下遵循高斯分布，因此而命名为高斯光束，且在大多数实际情况下以特有的方式偏离该分布。 在设计和分析具有这种分布的系统时，必须考虑两个问题：轮廓的形状以及直径非常小的光束在传播时表现出强烈衍射效应。  ,JcQp=g  
SYNOPSYS中的高斯光束 d6.9]V?  
作为一个适应性强的光学程序，，目标是在尽可能在不那么复杂的情况下获得准确的结果。 因此，该程序以新颖独特的方式分析这种光束的特殊性质。 FT* o;&_QS  
主要问题是，如果光束直径很小，衍射作用贯穿了整个光束的传输。 另一方面，光线穿过普通透镜，光束直径远大于光的波长，沿着直线进行非常好的近似，然后我们可以处理为光线了。高斯光束很难传播一段距离后还保持光束直径很小。 光线的路径（波前）是弯曲的，在光线追迹中需要特别注意。 vx\h Njb  
考虑以下系统:

i%~4>k  
    RLE +0O{"XM  
    ID OBG DEMO k'BLos1W  
    OBG .15 2 ~4mgYzOmD`  
    UNI MM fodr1M4J  
    WA1 .6328 nV0"q|0K;  
    1    TH 50 G1"=}Wt`  
    2    RD -2.55 TH 2 GTB S xe
: D7  
    BK7 66%#$WH#  
    2    CAO 2 *s6MF{Ds  
    3    CAO 2 s.rS06x  
    3    RD -55 TH 100
/y,~?  
    4    RD 100 TH 2 PIN 2 S`"M;%T  
    5    TH 50 UMC ud`.}H~aB  
    4    CAO 10 %
&"_=Lc  
    5    CAO 10 1px:(8]{  
    7 5}R/C{fs  
    AFOC eP3)
8
QC  
    END

&Sc}3UI/F  
    SYNOPSYS AI>BEAM 'PlKCn`(w  
(*%+!PS  
     ID OBG DEMO                              33262            13-MAY-13   14:16:08 0rT-8iJp4P  
     GAUSSIAN BEAM ANALYSIS M)#R_(Q5{  
KW.S)+<H&  
     SURF    BEAM RADIUS  WAIST LOCATION    WAIST RADIUS      DIVERGENCE Fa9]!bW  
     ___________________________________________________________________ ^
AD/N|X^  
    1    0.150000 -7.5157030E-15       0.150000       0.001343 mV;Egm{A\  
    2    0.164341      -7.368983       0.005965       0.022287 hSD)|  
    3    0.208892      -6.563589       0.006332       0.031811 S&V5zB""n  
    4    3.389933    -357.899054       0.014036       0.009472 ZBJYpeGe  
    5    3.408876   -2087.561971       3.406641  5.9127598E-05 E<a~ `e  
    6    3.408985   -2137.561971       3.406641  5.9127598E-05 ];1z%.  
    7    3.408985   -2137.561971       3.406641  5.9127598E-05 1H@GwQ|<=  
    SYNOPSYS AI>

awXL}m[_!  
     SYNOPSYS AI>RAY P 0 0 .5 SURF 5Lt&P 5BY  
ha'oLm#  
     INDIVIDUAL RAYTRACE ANALYSIS
'&3Sl?E  
`2NL'O:  
     FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 `ivr$b#  
     FRACT. ENTRANCE PUPIL COORD.        YEN      0.500000    XEN      0.000000 $;+B)#  
     COLOR NUMBER                          1 0pu])[P]_[  
E+"INX7  
                               RAY VECTORS         (X DIR TAN)  (Y DIR TAN)  (INC. ANG.) T{|'<KT  
     SURF             X            Y            Z           ZZ           HH          UNI S
]1+tj  
     ___________________________________________________________________________________ x-Z`^O  
      OBJ       0.000000     0.000000     0.000000     0.000000     0.000549 f b_tda",}  
    1    0.000000     0.136910     0.000000     0.000000     0.000549     0.031434 }<&g1x'pa  
    2    0.000000     0.164338    -0.005301     0.000000     0.022307     3.663636 FWdSpaas Q  
    3    0.000000     0.209062    -0.000397     0.000000     0.031846     1.060103 (J<@e!@NE  
    4    0.000000     3.395560     0.057666     0.000000     0.009449     3.769940 &.o}(e:]  
    5    0.000000     3.413463    -0.047616     0.000000-5.576629E-05     1.057009 t_,iV9NrZ  
    6       0.000000     3.410672     0.000000     0.000000-5.576629E-05 G+'MTC_  
        0.003195 w])bQ7)  
              REDUCED RAY ANGLES IN RADIANS AT IMAGE SURFACE !hFb<  
                PSI (X)       PHI (Y)              Z XT= #+  
    0.000000 -5.576629E-05      0.000000 t22BO@gt74  
        SYNOPSYS AI>

ui70|  
    TH0 = 1.0E14 z8>KY/c  
    YP0 = TH0 * DIV !U,qr0h  
    YMP1 = WAIST * RBS xwT"Q=|kW  
    YP1 = 0.0

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    PLOT TRANS FOR YEN = -1 TO 1