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用于模擬相干性的FRED工具 o*_O1P ■ 相干光源 Y]5\%JR FRED包括許多默認相干光源，包括：平面波、點光源和激光光束。一種詳細的光源菜單可以輕松、方便的自定義光源。 Zm:Wig
,a ■ 高斯光線尺寸點列圖 Q/%(&4>'y 高斯光束可以在任何平面上顯示，顯示每個基準光線和它的1/e2橢圓，便于光束發(fā)散度和采樣的分析和故障排除。 ,=9e]pQ ■ 光線狀態(tài)概要 6T}bD[h4? 顯示每一光線的狀態(tài)，使其易于進行故障排除和診斷光線的錯誤。 5PJB<M_m: ■ 相干場重新采樣 :\*<EIk( 對標量場在空間上重新采樣可以避免相干光的錯誤和表面的采樣不足。 }+L!r53g6 ■ 相干場分析 r~sx] =/ 顯示標量或極化矢量場的幅度、能量、相位和波前圖。 R?Dbv'lp > ■ 波前計算 93 Yo }6> 具有Zernike分解能力的波前分析和繪圖。 FA.h ?yfr ■ 部分相干性 M1MpR+7S 對于特定的應(yīng)用，可以執(zhí)行部分相干光源和分析。 H(^O{JC]y!
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目錄 8QeM6;^/5
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簡介 wo>srZs
FRED基礎(chǔ)：相干性建模 wp!< u
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鎖定FRED特點：相干場重采樣 ]U]22I'+$2
相干光源定義 3gW4\2|T
高斯光線尺寸點列圖工具 ({ 7tp!@
光線狀態(tài) F QR{w
相干場重新采樣 {(7D=\eU
相干標量場分析 @)8QxI^3[
FRED中部分相干性示例：衍射儀 Tr1#=&N0
\8uPHf_ 簡介 :<OInKE>Cx
}mjJglK!N 模擬光線的相干特性非常意義的。當用FRED模擬相干系統(tǒng)時，用戶應(yīng)該對FRED進行相干計算的方法有一個大致的了解，它是利用高斯光束分解（GBD）的一種一般形式。本應(yīng)用描述了一些在使用FRED時基本的相干建模方法和注意事項，以及一個應(yīng)用于ThorLabs擴束器的相干場重新采樣特性的一個示例，最后，衍射儀用于演示一個部分相干性模型。 "+REv_:
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FRED基礎(chǔ)：相干性建模 B)F2SK<@
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FRED關(guān)于激光光束的追跡采用高斯光束分解技術(shù)（Gaussian beam decomposition，GBD）來傳輸相干場，最早由Arnaud 在1969年提出，是一組高斯光束子波(beamlet)可以合成任意的復(fù)數(shù)場。傳統(tǒng)的GBD方法局限在兩種極端情況下，一種是空間分解法，子波均勻分布在格子點上，另一種是傅里葉分解，根據(jù)空間頻率譜分解為在一個空間位置具有不同相位和方向的子光束。對此，Gabor對Arnaud的方法進行了擴展，并用在FRED中，允許這兩種方法結(jié)合起來以一種更加靈活的方式來拓寬使用條件。 1n! Jfs U
OC z WP,
在FRED中，由高斯子光束的疊加來描述光的的傳播。中心的“Base”光線代表著子光束的傳輸軌跡，額外的二級“束腰”和“發(fā)散”光線記錄子光束參數(shù)的變化。子光束和它對應(yīng)的光線的關(guān)系如下圖所示。當子光束經(jīng)過折射、反射和衍射，這些光線完全描述了該子光束特性，因此這個過程被稱為“complex raytracing.”。在系統(tǒng)中的任何平面，通過確定在分析面上的每個位置處每個子光束的貢獻和對相位的比例來計算相干場。 `x"0
ny5 =
=C{9
因為它們是高斯型的，子光束服從與遠場發(fā)散半角θ和最小束腰半徑ω0有關(guān)的方程（其中λ是波長，n是介質(zhì)的折射率）：  (1) }b+tD3+
子光束的半徑 在傳播過程中變化，與束腰光線高度hw和發(fā)散光高度hd有關(guān)：  (2) eH2.,wY1
)* @Oz
其中光線高度相對于Base ray。 EO'[AU%
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