本文描述了如何在FRED中
模擬空間濾波器，內(nèi)容適用于所有的相干光束通過小孔的情況。
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ts FS ~ 用于空間濾波器的FRED工具 G)4 ZK# wz
光源功率切趾內(nèi)置和自定義的光源功率切趾函數(shù)，可以非常容易準(zhǔn)確的定義光束輪廓。
t.gq5Y.[ 最佳幾何焦點(diǎn)使用
光線的任意子集，在任何表面的坐標(biāo)
系統(tǒng)中尋找最佳焦點(diǎn)位置。
.59KE]u 高級(jí)光線追跡靈活和精確的光線追跡控制能力，具有序列和非序列傳播選項(xiàng)、指定數(shù)目的交叉點(diǎn)和光線開始和停止表面的選項(xiàng)。
#I bS 相干標(biāo)量場(chǎng)分析相干場(chǎng)計(jì)算，允許計(jì)算并宣示振幅、能量、相位或波前。
ttTI#Fr2 相干場(chǎng)剪裁相干場(chǎng)的剪裁可以準(zhǔn)確的模擬一個(gè)小孔。
<e$5~Spc 相干場(chǎng)合成從一個(gè)計(jì)算好或用戶指定的復(fù)合場(chǎng)合成一個(gè)新的相干光線。
f&+XPd % \=$EmH F 簡(jiǎn)介 t*5z1T ? q+r ` e 許多
激光系統(tǒng)包含一個(gè)空間濾波器，來“清除”由散射或不想要的高階模引起的高頻噪聲，以產(chǎn)生準(zhǔn)直、單模的高斯光束。一般來說，一個(gè)
透鏡使光束聚焦到一個(gè)小孔上，然后再經(jīng)過第二個(gè)透鏡準(zhǔn)直。由于透鏡的傅里葉變換特性，在小孔平面上的光束輪廓是初始光束的傅里葉變換。小孔略去了邊緣處的高頻噪聲，然后讓低頻高斯光束以高的百分比（98-99%）通過。在FRED中模擬該過程涉及了一些技術(shù)，這些技術(shù)與使用復(fù)合光線追跡的相干光束的建模和傳播有關(guān)。本文通過詳細(xì)的步驟準(zhǔn)確地在FRED中模擬空間濾波器，并重點(diǎn)描述了過程中一些有用的功能和技巧。注意本文可適用于任何相干光束通過小孔的情況。
;*n_N!v 4o)(d= q FRED應(yīng)用實(shí)例：一個(gè)有噪聲的激光光束空間濾波 .ou!g&xu $:T<IU[E 光源的光束輪廓可以在FRED中通過位置功率切趾函數(shù)來指定。詳細(xì)的光源對(duì)話框的功率（Power）選項(xiàng)卡包含了位置切趾選擇，如圖1所示。高斯和振幅/相位掩模切趾將在本實(shí)例中使用�！癆mplitude/Phase Mask on Rectilinear Grid”允許每個(gè)像素的強(qiáng)度和相位的自定義輸入，并且支持文本文件或位圖圖像的導(dǎo)入，這為復(fù)雜光束輪廓的建模提供了便利。在預(yù)定義的切趾之內(nèi)還有一定層次的定制，“Gaussian Apodization”讓用戶指定x和y方向的半寬（在1/e2點(diǎn)處），高斯光束中心偏移的x和y坐標(biāo)，以及高階模的定義（Hermite和Laguerre）。
TB ;3 ` 圖1光源的功率選項(xiàng)卡顯示了可用的不同功率切趾函數(shù)
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c 考慮一個(gè)有噪聲的高斯光束輪廓的氦氖
激光器。在FRED中模擬這個(gè)模型的一種方法是首先用期望
參數(shù)（光束尺寸、光線數(shù)、
波長(zhǎng)等）和一個(gè)高斯切趾函數(shù)創(chuàng)建相干光源，然后使用一個(gè)已寫好的簡(jiǎn)單FRED腳本，計(jì)算光源（理想高斯型）的輻照度分布，添加隨機(jī)變量，使用“Amplitude/Phase Mask on Rectilinear Grid”（振幅）切趾來分配新的輻照度值。圖2顯示了帶有噪聲的氦氖光束的相干標(biāo)量場(chǎng)能量。FRED具有多種允許用戶控制參數(shù)的圖形選項(xiàng)，如配色方案、色彩等級(jí)數(shù)、繪圖縮放比例、3D視角視圖、FFT、平滑數(shù)據(jù)、范圍以及更多。
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圖2 FRED模擬帶有噪聲的高斯激光光束的能量圖
yBJ/>SAcG 'Wo?%n 接下來，利用兩個(gè)相同的平凸透鏡來設(shè)置一個(gè)空間濾波器，如圖3所示。在放置第二個(gè)透鏡到模型之前，F(xiàn)RED最佳幾何聚焦特性可以用來確定小孔的最佳位置。這個(gè)位置也可以作為放置第二平凸透鏡的參考點(diǎn)，使得出射光束是完全準(zhǔn)直的。嚴(yán)格上的講，小孔的最優(yōu)位置是場(chǎng)能量密度最大處，而不是幾何的焦點(diǎn)位置處，但在這種高的F/＃系統(tǒng)中像差非常小，這兩個(gè)位置是幾乎一致的（約78微米）。為了確定最大能量密度的位置，一個(gè)分析面被放置在焦點(diǎn)的附近，旋轉(zhuǎn)90°，所以它橫向切割了光束。執(zhí)行相干標(biāo)量場(chǎng)能量計(jì)算，最大能量密度的位置顯示在輸出窗口處。
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