基于HYPERSIM的低衍射光束聚焦性能数学建模分析

为改善低衍射光束聚焦性能数学建模效果,提出了基于HYPERSIM的低衍射光束聚焦性能数学建模。结合电磁场定律,获取平面与球面波的两种复振幅公式,并利用标量波动方程分析衍射过程;采用HYPERSIM软件实现光束聚焦过程实时仿真;根据光束在光瞳处衍射时聚焦能量密度确定影响聚焦性能的主要因素,从填充因子、非线性调制两方面实现低衍射光束聚焦性能数学建模。实验结果表明:设计方法能够发填充因子越大,系统能量损失越严重,聚焦性能也越差;相位与振幅调制深度的增加会减少聚焦光照强度,进而降低聚焦性能。

基于数学模型的低衍射光束结构参数优化方法

为提升入射光的尺寸条件及光栅周期,实现低衍射光束的区间定量选择,提出基于数学模型的低衍射光束结构参数优化方法。在特定数学模型的支持下,确定光束的近轴度数值,通过表述矢量光束级数的方式,计算位移角的动量数值,完成光束结构的矢量特性表征。在此基础上,分别确定低衍射光束束腰半径的下限与上限数值,再对比结构参数优化波的相位差值,实现基于数学模型的低衍射光束结构参数优化方法的设计。实验对比结果表明,与定频式和动频式调整方法相比,低衍射光束结构参数优化方法将入射光尺寸控制在10.00μm^15.00μm之间,且充分扩张了原始光栅周期,从根本上实现了低衍射光束区间的定量选择。