SYNOPSYS 光学设计软件课程三十：理解高斯光束

{7q8@`Oa  

tf1Y5P$  
背景： Hq>rK`  
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。 }.=@^-JBA5  
SYNOPSYS中的高斯光束 '*t<g@2$  
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。 zm4e+v-  
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。 t+jdV  
考虑以下系统:

3E>]6  
    RLE PWfd<Yf!  
    ID OBG DEMO <l>L8{-3  
    OBG .15 2 L Z3=K`gj  
    UNI MM ?+$EPaC2  
    WA1 .6328 Eh[NKgYL  
    1    TH 50 C\|HN=2eh  
    2    RD -2.55 TH 2 GTB S a t=;}}X  
    BK7 q~X}&}UT  
    2    CAO 2 e'=#G$S?g  
    3    CAO 2 db3.X~Cn#s  
    3    RD -55 TH 100 1-R4A7+3  
    4    RD 100 TH 2 PIN 2 $cLZ,N24  
    5    TH 50 UMC J`wx72/-ZW  
    4    CAO 10 a`Q-5*\;z  
    5    CAO 10 LrV|Y~  
    7 9'KOc5@l^  
    AFOC 1J&hm[3[K  
    END

t~Ic{%bdA  
    SYNOPSYS AI>BEAM 18y'#<X!  
lvUWs  
     ID OBG DEMO                              33262            13-MAY-13   14:16:08 "<"s&ws;k  
     GAUSSIAN BEAM ANALYSIS 2,.8oa(  
g=Nde2d?  
     SURF    BEAM RADIUS  WAIST LOCATION    WAIST RADIUS      DIVERGENCE uFOYyrESc  
     ___________________________________________________________________ CZ(fP86e  
    1    0.150000 -7.5157030E-15       0.150000       0.001343 cWI7];/d;  
    2    0.164341      -7.368983       0.005965       0.022287 $
tK/3  
    3    0.208892      -6.563589       0.006332       0.031811 :r&4/sN}<  
    4    3.389933    -357.899054       0.014036       0.009472 YCyh+%Q(  
    5    3.408876   -2087.561971       3.406641  5.9127598E-05 ]_4HtcL4  
    6    3.408985   -2137.561971       3.406641  5.9127598E-05 R5<:3tk=X  
    7    3.408985   -2137.561971       3.406641  5.9127598E-05 U
{HBmSR  
    SYNOPSYS AI>

Nxm '* -A  
     SYNOPSYS AI>RAY P 0 0 .5 SURF qc6d,z/  
^5-SL?E  
     INDIVIDUAL RAYTRACE ANALYSIS  f^[m~  
2JHV*/Q  
     FRACT. OBJECT HEIGHT               HBAR      0.000000   GBAR      0.000000 [kI[qByf  
     FRACT. ENTRANCE PUPIL COORD.        YEN      0.500000    XEN      0.000000 a%wa3N=v  
     COLOR NUMBER                          1 lK#uyag  
"}uV=y  
                               RAY VECTORS         (X DIR TAN)  (Y DIR TAN)  (INC. ANG.) ~e+pa|lO  
     SURF             X            Y            Z           ZZ           HH          UNI Ys
td[  
     ___________________________________________________________________________________ KU_""T  
      OBJ       0.000000     0.000000     0.000000     0.000000     0.000549 B> zQ[e@t  
    1    0.000000     0.136910     0.000000     0.000000     0.000549     0.031434 59(} D'lw>  
    2    0.000000     0.164338    -0.005301     0.000000     0.022307     3.663636 z>spRl,dr  
    3    0.000000     0.209062    -0.000397     0.000000     0.031846     1.060103 =Unu>p}2V  
    4    0.000000     3.395560     0.057666     0.000000     0.009449     3.769940 8`q"] BQN  
    5    0.000000     3.413463    -0.047616     0.000000-5.576629E-05     1.057009 \%.&$z3wz  
    6       0.000000     3.410672     0.000000     0.000000-5.576629E-05 uecjR8\e  
        0.003195 <@qJsRbhK  
              REDUCED RAY ANGLES IN RADIANS AT IMAGE SURFACE qnw8#!%I  
                PSI (X)       PHI (Y)              Z [Y6ZcO/-i  
    0.000000 -5.576629E-05      0.000000 et`rPK~m  
        SYNOPSYS AI>

CrX1qyR  
    TH0 = 1.0E14 q}J Eesf  
    YP0 = TH0 * DIV SdJkno  
    YMP1 = WAIST * RBS *YTv"  
    YP1 = 0.0

BU%gXr4Ra  
    PLOT TRANS FOR YEN = -1 TO 1