ZEMAX | 如何在 OpticStudio 中模拟激光光束传播：第二部分使用近轴高斯光束工具来模拟高斯光束

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发布于2024-09-22

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ZEMAX | 如何在 OpticStudio 中模拟激光光束传播：第二部分使用近轴高斯光束工具来模拟高斯光束

OpticStudio 序列模式提供了三种模拟光束传播的工具:

· 基于光线的方式

· 近轴高斯光束

· 物理光学传播 (POP)

本系列的三篇文章旨在介绍如何创建一个高斯激光光源、如何分析光束通过光学系统时的传播和如何使用上述三种方式优化至最小光斑。上周我们讲到了本系列文章的第一篇： ZEMAX | 如何在 OpticStudio 中模拟激光光束传播：第一部分-高斯光束理论和基于光线的方式。

本文也会介绍适用于特定情况的最佳模拟方式，是系列文章的第二篇，重点介绍如何使用近轴高斯光束分析工具对高斯光束建模。联系我们下载文章中的附件。

介绍

OpticStudio 序列模式提供了三种模拟高斯光束传播的工具：基于光线的方式、近轴高斯光束和物理光学传播 (POP)。基于光线的方式利用几何光线追迹来建模光束传播。近轴高斯光束计算高斯光束通过近轴光学系统传播时的各种光束数据，包括光束尺寸和束腰位置。而 POP 通过传播相干波前来模拟激光光束，能对任意相干光束进行详细的研究。本系列的三篇文章讨论了如何使用这三种方法来建模高斯光束。本文将介绍方法2 – 用近轴高斯光束模拟激光光束传播。

近轴高斯光线分析

该工具在分析 (Analyze)… 激光和光纤 (Lasers and Fibers)… 高斯光束 (Gaussian Beams)…近轴高斯光束 (Paraxial Gaussian Beam) 中。近轴高斯光束分析是一种交互式功能，可以作为一个“计算器”快速计算高斯光束的特性。该功能需要定义初始输入光束的属性及其M2值，来模拟理想模式和混合模式的高斯光束。它的优点是允许您输入理想模式和混合模式 (M2>1) 两种状态的高斯光束，并显示光束传播至光学系统每个表面时的光束数据。其限制在于高斯光束参数的计算是基于近轴光线数据的，因此对于像差较大或不能用近轴光学描述的系统（如非旋转对称系统）而言，计算结果可能不准确。该功能也忽略了所有的光阑，并假设高斯光束在系统中所有透镜的光阑内都能良好地传播。

· 输入光束由其波长、束腰尺寸（半径）和束腰位置定义，其中束腰位置由光束束腰距系统中表面1的距离定义。
· M2 因子：理想的 M2 值是1，但真正激光器的 M2 值总是大于1。