激光传播是指激光束在空间或介质中传播的方式。激光的独特特性,例如相干性、单色性和准直性,使其行为与普通光源不同。了解激光传播的原理在光学、通信、医疗技术和科学研究等领域至关重要。
激光产生高斯光束,其中强度在光束横截面上服从高斯分布。该光束在中心具有高强度,并向边缘衰减。下图显示了各种激光模式下的 input profile 分布。
在 Zemax 中,ZBF 文件指的是 Zemax Beam 文件,这是一种二进制文件格式,用于描述激光束在振幅和相位方面的空间分布。这些文件用于对激光束通过光学系统(包括透镜、镜子和其他光学元件)的传播进行建模和分析。
在下图的激光传输过程中,通常会从 ZBF 文件中提取出激光源、束腰、准直/聚焦透镜、光圈/障碍物、焦点等关键位置的光轮廓。这些关键位置定义了激光传输路径中发生重大变化或影响的关键点,影响激光的性能及其应用的结果。
ZBF 文件包含有关电场的详细信息,包括光束横截面的振幅和相位分布。这可以精确模拟光束通过光学系统时的变化情况。ZBF 文件还可以表示复杂的多模激光束,包括高阶空间模式和部分相干光束。
ZBF 文件必须恢复到路径 Documents\Zemax\POP\BEAMFILES 中。它们可以从“Beam File Viewer”启动。
从选定的 ZBF 中,可以看到传播路径上某个位置的光束轮廓,如下所示。激光束照明的分布随着呈现 ZBF 的定义图像的比例而变化。随着光的传播,用户可以预期在不同位置定义的不同图像尺寸范围。
从物理光学传播中,除了上面的照明之外,还可以提取系统图像平面的相位分布。分布可以显示为交叉 X 或 Y,如下所示,
或如下彩色分布:
ZBF 文件可由 Zemax 或 Lumerical 生成。从 Lumerical 导入 ZBF 时,应将文件复制到 Zemax 文件夹 ZEMAX\POP\BEAMFILES。然后可以在 Zemax 的 Beam File Viewer 选项卡中找到并打开 ZBF。