ZEMAX培训教程

吉布斯现象（Gibbs phenomenon ）
• 打开两个cross section POP 窗口
– 初始光束相同
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吉布斯现象（Gibbs phenomenon ）
• 打开两个cross section POP 窗口
– 接收面不同
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• 光束定义
– beam definition – 高斯光束腰2mm
• 光纤的定义
– Fiber data – 高斯光束腰为8microns
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光纤耦合（ Fiber coupling ）
• Compute Fiber Coupling Integral
– POP底部将会显示光纤的信息
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吉布斯现象（Gibbs phenomenon ）
均匀光束的进场衍射效应 • Samples > Physical Optics > Gibbs Phenomenon.zmx
• “U” 定义了孔径大大小：半径为0.1mm
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变形光束（Anamorphic beams ）
• 点击rerun，再次运行分析
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变形光束（Anamorphic beams ）
• 注意：初始光束是一个旋转 对称的高斯光束，束腰为4micro, 经过变形棱镜后的光束发生了变 形 •根据Pilot beam data 可以精确 的得出结论： •Pilot beam data 符合高斯光 束，这种符合源于物理光学传播 是建立在真实的波前传播上的。
设计分析复杂的光学系统，像透镜阵列
– Samples > Sequential > Physical Optics > Lenslet Array.zmx
– 均匀光通过球面透镜阵列，在第二个面上使用 用户自定义方式
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复杂的光学系统（Complex optics ）
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变形光束（Anamorphic beams ）
• Samples > Physical Optics > Anamorphic Beams.zmx
• 光束穿过变形棱镜的传播
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变形光束（Anamorphic beams ）
• • • •
• Samples > Physical Optics > Pinhole Aperture.zmx
– – 利用物理光学传播建立空间滤波器 NO.2和NO.3将光束聚焦在NO.4面上，查看NO.4面的孔径定义
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空间滤波器（Spatial filters ）
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变形光束（Anamorphic beams ）
• 可以在设定中选择图形的
显示方式
– cross section plots 等
• 针对各种不同的窗口，选
择text,得到和图形对应的 数据文档，用于更加广泛 的处理
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• 针孔前后的POP,光束发生了明显的变化
如果入射光束复杂的，针孔将只允许基本模式的光通过，从而对光束进行处 理，光束能量也会显著下降，1Watts 到 0.18 Watts ，不到原始光的20% Wavelab-sci Weixing_Zhao
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复杂的光学系统（Complex optics ）
• 物理光学不仅局限于简单的系统，也可以
什么是物理光学传播？
• 几何光学是光线传播的不完善的描述，光 • •
束传播是一个相干的过程 物理光学传播（POP）是ZEMAX利用衍射计 算波前传播的一项强大的功能，可以精确 地计算相干光 波前被分成点阵，每一个点阵存储着光束 的复振幅的信息
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什么是物理光学传播？
浏览物理光学功能和特征 • ZEMAX的手册和帮助文件是有效的资源
欢迎访问我们的网站：www.wavelab-sci.com
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• ZEMAX根据计算精度自动选择采用的传播定律， • • •
包括菲涅尔衍射传播和角频谱传播 光束从一个面传播到下一个面 ZEMAX的物理光学应用，可以根据像差的最佳束 腰焦点位置来计算任何面上的光通量和照度，包 括包含光纤耦合（单模和多模）等 POP可以用来计算穿过复杂系统的任何激光束
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大陆 地址 :江苏省南京市 小卫街 20 号 310 室 210094 电话 : +86 25 57929358 传真 : +86 25 57929359 E-mail: china@wavelab-sci.com
台湾： 地址 : 国立中央大学 , 育成中心 320 中坜市中大路 300 号 325 室 电话 : +886930242513 E-mail: : taiwan@wavelab-sci.com
• 透镜阵列 • POP
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复杂的光学系统（Complex optics ）
• 授权用户可以使用POPD优化运算元来优化物理光
学传播的结果：
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光束文件查看器（ Beam File Viewer ）
• ZEMAX可以保存物理光学传播的结果，便
– – –
四个窗口：镜头编辑器、3d外形、点列图、和POP POP显示了像面的光束照度 查看初始光束定义（ Beam Definition ） ： – 光束类型为Gaussian
– X,Y（半径）束腰为0.004 mm
General的定义：
Start surface 1 光束起始面 End surface 14 光束结束面 Separate X, Y ：X,Y方向分别独立进行计算
–这种影响在几何光束追迹中是不会产生的
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吉布斯现象（Gibbs phenomenon ）
• 物理光学的传播是基于复振幅的，因此在
ZEMAX软件中相位信息也是可以看到的
– “Display” 方式更改为“Phase”
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空间滤波器（Spatial filters ）
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光研科学有限公司
WaveLab Scientific Pte Ltd Skytech Building , Bukit Batok Street 24, #06-09, Singapore 659480 Tel: 65-6564 3659 Fax: 65-65643862 Website: www.wavelab-sci.com E-mail:info@wavelab-sci.com
光束文件查看器（ Beam File Viewer ）
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光束文件查看器（ Beam File Viewer ）
保存了不同的面的文件
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加深了解(Further exploration )
• 可以轻松的使用ZEMAX中附带的例子进行
ZEMAX物理光学传播分析总览
光研科学（中国）有限公司 主讲：赵伟星
ZEMAX TFCalc LAS-CAD 光学软件中国独家总代理 电话: +86 25 57929358 传真: +86 25 57929359 Email: support@wavelab-sci.com.cn Website: www.wavelab-sci.com.cn
• 如果将光束耦合到更窄的光纤中
– 在fiber data 高斯光束腰更改为4microns – 耦合效率降低了
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光纤耦合（ Fiber coupling ）
• 授权用户可以利用ZEMAX优化函数中FICP
运算元进行基于物理光学计算的光纤耦合 优化 • 我们针对单模光纤耦合single-mode fiber coupling 有另外的教程
光纤耦合（ Fiber coupling ）
• Samples > Physical Optics > Fiber Coupling.zmx
率 •从图形中可以看出，系统 有非常好的耦合效率〉99%
•物理光学计算光纤耦合效
•光束定义和光纤的定义
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光纤耦合（ Fiber coupling ）
于后续使用方便-光束文件查看器
– Samples > Physical Optics > Tangential and Sagittal Focus.zmx
– 旋转对称的高斯光束经过一个环形透镜，光束 产生了像散 – 查看定义光束，保存设定 – 浏览保存文件
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