基于无衍射光的光通信

小明同学

最近在做一个无衍射光传输系统的模拟，大概原理是这样，激光通过准直扩束镜后，再通过轴锥镜产生无衍射光，因为无衍射光的优点在于截面上的光强分布不随传播距离改变，因此可以用于激光通信，但是产生的无衍射光有有一个距离限制吗，这个最长的无衍射距离和光束大小、轴锥镜参数有关。我用tracepro进行模拟后发现现有的系统产生的无衍射光最大在2米左右，距离再远点的话光斑就会很大，想问一下如何才能提高无衍射距离呢，在单个轴锥镜参数有限制的情况下

小恶魔约纳斯

从无衍射光的数学模型来看，束腰直径、轨道角动量、波长都会影响无衍射光的传播距离。

不吃西红柿的鱼

1. QBB光束应该是一个多环结构，你这上面仿真出来的像是一个实心结构，而且光斑尺寸也没有你所标示的那么大，半高宽接近20mm了。如果方便的话，告知一下锥透镜的锥角参数。
2. 如果纯粹想增加QBB光束的长度，可以参考下面这个公式：其中WO 是指入射光斑，alpha是指锥角。

小明同学

不吃西红柿的鱼 发表于 2021-11-29 09:22
1. QBB光束应该是一个多环结构，你这上面仿真出来的像是一个实心结构，而且光斑尺寸也没有你所标示的那么大 ...

理论上光束确实应该是一个环状的，但是我这里面不知道是哪里出问题了，锥透镜是模拟的实验室用的一个透镜，半径12.7mm，锥角0.008rad。

不吃西红柿的鱼

小明同学 发表于 2021-11-29 11:15
理论上光束确实应该是一个环状的，但是我这里面不知道是哪里出问题了，锥透镜是模拟的实验室用的一个透镜 ...

1. 刚才对你的参数计算了一下： 锥透镜所产生的QBB光束半高宽是500um左右，远远小于你所仿真的半高宽数值；2. 我怀疑你这个仿真是基于几何的，并不是通过物理光学进行仿真。如果要想通过锥透镜产生qbb光束，需要进行物理光学仿真；

小明同学

不吃西红柿的鱼 发表于 2021-11-29 14:23
1. 刚才对你的参数计算了一下： 锥透镜所产生的QBB光束半高宽是500um左右，远远小于你所仿真的半高宽数值 ...

我大概明白我问题出在哪了，确实得用物理光学仿真，我用的tracepro应该是基于几何光学来进行光线追迹的，我打算用Virtuallab Fusion来仿真试试。

不吃西红柿的鱼

小明同学 发表于 2021-11-30 18:30
我大概明白我问题出在哪了，确实得用物理光学仿真，我用的tracepro应该是基于几何光学来进行光线追迹的， ...

用 zemax 进行pop也是可以的。我以前尝试用过virtuallab fusion进行仿真，距离稍微长一点，内存（16g）就扛不住了。

小明同学

不吃西红柿的鱼 发表于 2021-11-30 18:50
用 zemax 进行pop也是可以的。我以前尝试用过virtuallab fusion进行仿真，距离稍微长一点，内存（16g）就 ...

好的，我用zemax的pop试试

小明同学

不吃西红柿的鱼 发表于 2021-11-30 18:50
用 zemax 进行pop也是可以的。我以前尝试用过virtuallab fusion进行仿真，距离稍微长一点，内存（16g）就 ...

我试了下用pop来仿真，高斯光束参数设置和光路图如图所示。用的是一个4倍的准直扩束镜，轴锥镜还是原来的参数，在距离轴锥镜3000mm处得到的Polit大小是9.2533mm,和实际的光斑大小比起来，这个光束的大小正常吗？附上zemax文件

小明同学

小恶魔约纳斯 发表于 2021-11-28 20:05
从无衍射光的数学模型来看，束腰直径、轨道角动量、波长都会影响无衍射光的传播距离。

是的，改变其中的参数能够增加最大无衍射距离，但是用zemax模拟这一块还是有些东西有点没太懂