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点光源

LightPipes中提供了四种基础光源，即点光源，平面波、高斯光束和Airy光束。最简单的自然是点光源，除了栅格化光场之外，只需输入点光源的x , y x,yx,y坐标即可。下面考察其传播特性，即点光源在传输10mm和10m后分别如下图所示，可见点光源模型在传输时默认通过一个方形孔径。

fromLightPipesimport*importmatplotlib.pyplotasplt Fin=Begin(5*mm,532*nm,512)dct={}dct["ps"]=PointSource(Fin,0,0)dct["10mm"]=Forvard(dct["ps"],10*mm)# 传播 10mmdct["10m"]=Forvard(dct["ps"],10*m)# 传播 10mdefdrawDct(dct,st):fori,keyinenumerate(dct):ax=plt.subplot(st+i)ax.imshow(Intensity(0,dct[key]))plt.title(key)plt.axis('off')plt.show()drawDct(dct,131)

平面波

和点光源相比，平面波多了半径参数w，倾斜参数tx, ty以及偏移参数x_shift, y_shift。其传播结果如下，可见，在物理光学理论中，平面波在传播到远场之后，能量也会损失掉。

代码如下

fromLightPipesimport*importmatplotlib.pyplotasplt Fin=Begin(5*mm,532*nm,512)dct={}w=1*mm dct["PlaneWave"]=PlaneWave(Fin,w)dct["10mm"]=Forvard(dct["PlaneWave"],10*mm)# 传播 10mmdct["10m"]=Forvard(dct["PlaneWave"],10*m)# 传播 10mdrawDct(dct,131)

高斯光束

【GaussBeam】是LightPipes中完备的高斯光束生成方案，其内容复杂，需要专门讲解。相比之下，【GaussHermite】和【GaussLaguerre】实现了基础的高斯厄米特和高斯拉盖尔光束，此二者分别是方形和圆形谐振器的出射光场，二者的函数签名如下。

GaussHermite(Fin,w0,m=0,n=0,A=1.0)GaussLaguerre(Fin,w0,p=0,l=0,A=1.0,ecs=1)

其光场分布为

• GaussHermite：A H m ( 2 x ω 0 ) H n ( 2 y ω 0 ) exp ⁡ [ − x 2 + y 2 ω 0 2 ] AH_m\left(\frac{\sqrt{2}x}{\omega_0}\right)H_n\left(\frac{\sqrt{2}y}{\omega_0}\right)\exp\left[-\frac{x^2+y^2}{\omega^2_0}\right]AHm​(ω0​2​x​)Hn​(ω0​2​y​)exp[−ω02​x2+y2​]
• GaussLaguerre：A ( ρ ) ∣ l ∣ 2 L l p ( ρ ) e − ρ 2 cos ⁡ ( l θ ) A(\rho)^\frac{|l|}{2}L^p_l(\rho)e^{-\frac{\rho}{2}}\cos(l\theta)A(ρ)2∣l∣​Llp​(ρ)e−2ρ​cos(lθ)

下面查看G H 11 GH_{11}GH11​光束在传播10mm和10m之后的表现

Fin=Begin(5*mm,532*nm,512)dct={}w0=1*mm dct["GaussHermite"]=GaussHermite(Fin,w0,1,1)dct["10mm"]=Forvard(dct["GaussHermite"],10*mm)# 传播 10mmdct["10m"]=Forvard(dct["GaussHermite"],10*m)# 传播 10mdrawDct(dct,131)