Анализ распределения интенсивности излучения в продольном сечении сфокусированного лазерного пучка с использованием языка программирования Zemax

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Гулина Ю.С., Пахольчук П.П. Анализ распределения интенсивности излучения в продольном сечении сфокусированного лазерного пучка с использованием языка программирования Zemax // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 1. С. 3–11. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-01-03-11

Gulina Yu.S., Pakholchuk P.P. Analysis of intensity distribution in focused laser beam longitudinal section using Zemax programming language [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 1. P. 3–11. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-01-03-11

Ссылка на англоязычную версию:

Yu. S. Gulina and P. P. Pakholchuk, "Analysis of the intensity distribution in the longitudinal section of a focused laser beam using the Zemax programming language," Journal of Optical Technology. 90(1), 1-5 (2023). https://doi.org/10.1364/JOT.90.000001

Аннотация:

Предмет исследования. Компьютерное моделирование распространения лазерного излучения с использованием программы ZEMAX. Цель работы. Разработка макроса, написанного на языке программирования Zemax, предназначенного для получения распределения интенсивности в продольном сечении сфокусированного лазерного пучка. Метод. В разработанном макросе используются функции ZEMAX, основанные на интегральных преобразованиях, позволяющие получать результаты моделирования процессов распространения излучения через оптические системы. Основные результаты. Разработан макрос для анализа распределения интенсивности в продольном сечении лазерного пучка, написанный на языке программирования Zemax. Представленный макрос использован для анализа распространения лазерного пучка, подверженного влиянию аберрационных искажений различного типа. Приведены результаты работы макроса и их анализ. Практическая значимость. Предложенный макрос позволяет расширить стандартные возможности ZEMAX и может быть полезен при анализе процесса распространения лазерного излучения. Представленные результаты макроса показывают возможность его применения для анализа влияния различных аберрационных искажений на параметры фокусировки лазерного пучка в объеме прозрачного материала, подвергаемого лазерной обработке. Поэтому макрос может быть полезен для управления пространственным распределением интенсивности в сфокусированном лазерном пучке с высокой точностью, чтобы обеспечить максимальную эффективность обработки модифицируемого материала.

Благодарность: работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ №217930063.

Ключевые слова:

лазерный пучок, аберрационные искажения, язык программирования Zemax, сферическая аберрация, фокусировка

Коды OCIS: 140.3295, 220.1010

Список источников:

1. Liu H., Lin Z., Lin Z., Ji L., Hong M. Self-organized periodic microholes array formation on aluminum surface via femtosecond laser ablation induced incubation effect // Adv. Funct. Mater. 2019. V. 29. № 42. Р. 1903576. https://doi.org/10.1002/adfm.201903576

2. Li X., Jiang Yue, Jiang Zh., Li Yu., Wen C., Zhang D., Lian J., Zhang Zh. Improvement of corrosion resistance of H59 brass through fabricating superhydrophobic surface using laser ablation and heating treatment // Corrosion Sci. 2021. V. 180. Р. 109186. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.109186

3. Feizi B., Jaleh B., Kakuee O., Fattah-alhosseini A. Formation of titanium carbide on the titanium surface using laser ablation in n-heptane and investigating its corrosion resistance // Appl. Surface Sci. 2019. V. 478. P. 623–635. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.01.259

4. Jia Y.C., Wang S.X., Chen F. Femtosecond laser direct writing of flexibly configured waveguide geometries in optical crystals: fabrication and application // Opto-Electron. Adv. 2020. V. 3. № 10. Р. 190042. https://doi.org/10.29026/oea.2020.190042

5. Sun X., Sun Sh., Romero C., Vázquez de Aldana J.R., Liu F., Jia Yu., Chen F. Femtosecond laser direct writing of depressed cladding waveguides in Nd:YAG with “ear-like” structures: Fabrication and laser generation // Opt. Exp. 2021. V. 29. № 3. P. 4296–4307. https://doi.org/10.1364/OE.417815

6. Wang C.-Yu., Gao J., Jin X.-M. On-chip rotated polarization directional coupler fabricated by femtosecond laser direct writing // Opt. Lett. 2019. V. 44. № 1. P. 102–105. https://doi.org/10.1364/OL.44.000102

7. Данилов П.А., Кудряшов С.И., Левченко А.О., Олейничук Е.А., Ковальчук О.Е. Лазерно-индуцированные люминесцентные центры в алмазе: влияние экспозиции и длительности ультракоротких лазерных импульсов // Опт. и спектр. 2022. Т. 130. № 4. С. 488–492. https://doi.org/10.21883/OS.2022.04.52260.50-21

8. Schaffer C.B., Brodeur A., Garcia J.F., Mazur E. Icromachining bulk glass by use of femtosecond laser pulses with nanojoule energy // Opt. Lett. 2001. V. 26. № 2. P. 93–95. https://doi.org/10.1364/OL.26.000093

9. Качурин Ю.Ю., Каратеева А.А. Оптимизация расчета афокальных систем с использованием языка макросов программы ZEMAX // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 1. С. 39–41. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-01-48-51

10. Liu L., Engel Th., Flury M. Simulation and optimization of faceted structure for illumination // Proc. SPIE. 2016. V. 9889. https://doi.org/10.1117/12.2227200

11. Gao Y., Ana Zh., Wanga J., Zhaob W., Songa F. Automatic optimization design of Gaussian beam shaping system by using // Optik. 2011. V. 122. P. 2176–2180. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2011.02.006

12. Kachurin Yu.Yu., Kryukov A.V., Kananykhin O.A. Macro usage for analyzing of a telescopic system aberrations in ZEMAX // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 1745. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1745/1/012026

13. Couairon A., Mysyrowicz A. Femtosecond filamentation in transparent media // Phys. Reports. 2007. V. 441. P. 47–189. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2006.12.005

14. Гулина Ю.С., Кудряшов С.И., Смирнов Н.А., Кузьмин Е.В. Жесткая фокусировка ультракоротких лазерных импульсов в объем ZnSe // Опт. и спектр. 2022. Т. 130. № 4. С. 493–498. https://doi.org/10.21883/OS.2022.04.52261.45-21

15. Sun Q., Jiang H., Liu Yi, Zhou Y., Yang H., Gong Q. Effect of spherical aberration on the propagation of a tightly focused femtosecond laser pulse inside fused silica // J. Opt. A. Pure and Appl. Opt. 2005. V. 7. P. 655–659. https://doi.org/10.1088/1464-4258/7/11/006

16. Sun B., Salter P.S., Booth M.J. Effects of aberrations in spatiotemporal focusing of ultrashort laser pulses // JOSA A. 2014. V. 31. № 4. P. 765–772. https://doi.org/10.1364/JOSAA.31.000765

17. ZEMAX 13. Optical Design Program. User’s Manual. August 19, 2014. 879 p.