GLAD应用:高斯光束的吸收和自聚焦效应

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cherryjhy 发表于 2022-10-10 08:48:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
概述

当一束强激光入射到介质中后,由于强光场与介质的非线性作用,使得介质的线性折射率上会叠加与入射光强相关的非线性折射率。当入射光束的光强呈现空间上的非均匀分布时,由此引入的非线性折射率也是非均匀的,这将使不同空间位置的光所经历的光程长度不同,即介质对入射光束的作用等价于光学透镜,从而导致光束的自行聚焦效果。
特别地,当入射光束强度沿垂直光轴的界面内呈高斯形时,且强度足够产生非线性效应的情况下,此时介质折射率的横向分布也是钟形的,从而对入射光束产生会聚作用,这就是高斯光束的自聚焦效应。

系统描述

本例重点展示了beer以及sfocus两个命令的使用,给出了经过吸收之后高斯光束的强度分布轮廓图,光束的吸收遵循比尔定律并且可能会出现自聚焦现象。研究发现,自聚焦效应会导致穿透剖面变窄,本例对比了以下四种情况:
(1)理想的高斯光束聚焦
(2)经过吸收之后的理想高斯光束聚焦
(3)经过吸收和自聚焦效应之后的理想高斯光束聚焦
(4)经过吸收和自聚焦效应之后的带有像差的高斯光束聚焦

1-2209151K425B9.png

图1.模拟示意图

模拟结果

1-2209151K454L3.png    

图2. 初始理想高斯光束光强分布


1-2209151K513b1.png

图3. 理想高斯光束的成像切片


1-2209151K531209.png   

图4. 介质中存在吸收时理想高斯光束的成像切片


1-2209151K54X05.png

图5. 介质中存在吸收同时考虑自聚焦效应时理想高斯光束的成像切片


1-2209151K60R41.png

图6. 介质中存在吸收同时考虑自聚焦效应时带像差高斯光束的成像切片


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