这样的光束一旦定义好后，便可用于在ZEMAX中使用物理光学传播设计的任何光学系统。从激光腔内产生的光束，有矩形、圆形和椭圆增益孔径，可使用厄米高斯、拉格朗日高斯和恩司高斯光束模型表征出来。

通常，输出的高斯光束可通过近轴波动方程解出。此方程最常用于解决单模高斯光束，它的复电场分布方程由下式给出：

这里，r为从光束中心的径向半径，z为光束相对束腰的沿轴向距离，k为光束波数(=2π/λ)，w0是束腰值，w(z)、R(z)和ζ(z)分别为光束相对束腰距离z位置处的尺寸，相位曲率半径，Guoy相移。

高斯光束参数的完整描述可以在相关文献中找到。

 然而，其它对近轴波动方程存在的正交求解设置，可以被用于模拟高阶光束。对于一个给定应用的近似求解依赖于被描述系统的对称性。对于一个特定的对称，匹配的求解代表了在稳定激光谐振腔中的自然谐振。,在A.E.Siegman的“Lasers”一书中有详细描述。(University Science,Mill Valley,Calif,1986)。 

因此，除了模拟单模高斯光束外，ZEMAX也提供了选项来模拟近轴波动方程的三个其它的正交求解。用户可选择求解来描述光束初始电场分布。光束接下来的传播则使用POP方法模拟。关于POP的更多细节可在ZEMAX手册的“物理光学传播”一章找到，同样在ZEMAX知识库文章“Exploring Physical Optics Propagation in ZEMAX”中也可找到。 

 对于矩形对称的激光谐振腔，例如使用矩形增益孔径，近轴波动方程的近似求解由Hermite-Gaussian模式提供。这种模式的电场分布可用厄米多项式表示出来。这样的模型可在ZEMAX中使用内建POP设定对话框下的“Gaussian Waist”光束定义来模拟： 

这个模式的基本输入是光束束腰的Y和Y大小以及光束阶数的X和Y值。上图中的设定展示了如何模拟一个XY相同束腰尺寸的（0，0）模，匹配于单模高斯光束。然而，输入光束也可以是高阶厄米高斯形式在XY方向非对称，如下图： 

它的输出振幅分布如下：

厄米高斯模式是典型的TEMm,n模式，m是光束在X方向上的阶数，n是光束在Y方向阶数。同样，理想高期光束是TEMoo模式的光束。

对于输入的“Gaussian Waist”光束参数定义的进一步描述可以在ZEMAX手册中“物理光学传播”一章找到。 

对于柱形对称的谐振腔设计，如圆形增益孔径，近似求解由拉格朗日高斯模型的近轴波动方程给出。模式的电场分布由拉格朗日多项式给出。这个模式可以在ZEMAX中使用拉格朗日光束DLL文件，ZEMAX在安装时提供的文件夹：

这个模式的输入是由光束在径向(n)和角向(I)的阶数、光束束腰(w0)和模式旋转角度(phi0)定义。这个DLL文件的光源代码可以在<Program>\DLL\PhysicalOptics\ folder文件夹下找到，这里<Program>文件夹位于File…Preferences…Folders菜单下：

对于上面的设定，振幅分布如下：

 对于椭圆对称增益孔径的激光谐振腔设计，使用近轴波动方程近似求解由Ince-Gaussian模式给出。此模式的电场分布可由Ince多项式写出。这些多项式在Miguel A. Bandres 和Julio C. Gutiérrez-Vega (JOSA, Vol. 21, No. 5, May 2004, p. 873)写的 “Ince-Gaussian modes of the paraxial wave equation and stable resonators”一书中有简单描述。在F.M. Arscott (Pergamon Publishing, Oxford, UK, 1964). 写的“Periodic Differential Equations”书中有更为详细解释。 

恩司高斯模式在ZEMAX中可用“Ince-Gaussian”DLL文件模拟：

这个DLL文件可在本文件末尾以附件形式找到，DLL的附件分为32位与64位。此DLL文件应放在<Program>\DLL\Physical Optics\文件夹下，正如之前描述的部分。这个DLL文件的光源代码将不会提供。 

此模式的输入参数有阶数p，角度m，光束束腰(w0)，分离光束的半焦长(f0)，和光束极性(0=偶次；1=奇次)；无论光束由奇次还是偶次Ince多项式描述，最终输入都会确定。以上内容的详细完整描述请参考Bandres和Gutierrez-Vega的相关资料说明。这些不常用的输入已经简单地在输入列表中列了出来以匹配ZEMAX内建的高斯束腰模式。

 正如Bandres和Gutierrez-Vega书上描述的，创建Ince高斯模式光束剖面的一个重要部分是为了解决给定输入设置的特征值问题。特征值问题在Ince高斯DLL内部被解决，使用了CLAPACK文库提供的子程序。这个文库是免费可用的，可从www.netlib.org/clapack/网站上下载。文库中提供的软件参考如下：

E. Anderson, Z. Bai, C. Bischof, S. Blackford, J. Demmel, J. Dongarra, J. Du Croz, A. Greenbaum, S. Hammarling, A. McKenney, and D. Sorensen, "LAPACK User's Guide", Third Edition, Society for Industrial and Applied Mathematics, Philadelphia, PA, 1999 (ISBN 0-89871-447-8).

 对于以上设定，光束照度分布为： 

从光束束腰和半焦距分开，需计算一个无量纲的椭圆参数：\

ε=2(f0/w0)2

正如在Bandres和Gutierrez-Vega文章中所描述的，w0和f0缩放光束模式的物理尺寸，而ε调整横向光束结构的椭圆因子。 

Ince-Gaussian模式代表近轴波动方程的通用求解形式，对于厄米高斯和拉格朗日高斯模式都有各自的限制情况。另外，厄米高斯模式是Ince高斯求解中ε=∞时的情况，拉格朗日模式是Ince高斯求解中ε=0的情况。这种传输情况在下图中被完美的解释出来：

另外作者提供的图片也直接显示了这种传输情况(p=4)： 

通常激光光束输出使用近轴波动方程求解。对此方程有三种正交求解方法用于矩形，圆形和椭圆对称的激光孔径。所有这三种求解都可使用ZEMAX物理光学（POP）传播功能来模拟。一旦光束的输入分布由这几种求解方式被定义，之后将使用POP光束传播通过指定的光学系统。