超短脈沖激光加工的案例
衍射光學：超短激光脈沖如何影響光束整形光學
作者：ISRAEL GROSSINGER, SHLOMIT KATZ, NATAN KAPLAN, and ALEX SKLIAR
光學仿真工具可以全面剖析超短激光脈沖如何影響衍射光學元件的光束整形特性和能力。
隨著超短脈沖（USP）激光器（也稱為超快激光器）在工業應用中變得越來越普遍，特別是當納秒脈沖USP激光器被更快的飛秒器件取代，使用衍射光學元件（DOE）的光束整形應用變得更具挑戰性。
VirtualLab是由LightTrans International(Jena, Germany; www.lighttrans.com)開發的物理光學仿真工具，可以用于大多數DOE元件（包括分束器和光束整形器）的仿真，利用這款軟件，我們在Holo / Or的團隊研究了USP激光器對DOE功能的影響。研究發現盡管對于大多數光束整形器來說，DOE的影響可以忽略，但對于諸如基于光柵的DOE之類的大角度分束器，可以看到顯著的且不期望的色散效果。
圖1. 對于m = 1且輸入光束直徑為4 mm的渦旋透鏡元件（a），對輸入800 nm高斯脈沖得到的結果（b）和輸入100 fs USP激光脈沖得到的結果（c）進行比較，沒有明顯差異。
DOE基礎知識
對于許多應用而言，DOE可以用于產生一些傳統的反射或折射光學元件無法達到的獨特光學功能，在系統配置方面更加靈活。與折射解決手段相比，DOE具有很多優勢，包括尺寸小、單個元件具有多種功能、角度精度高、厚度小和相比于折射解法時間色散較小等。
操作原理非常簡單：對于準直入射光束，輸出光束以預先設計的分離角度和強度出射DOE，通過光束整形器，激光束被聚焦成設計好的尺寸和形狀。
展開 衍射光學：超短激光脈沖如何影響光束整形光學
作者：ISRAEL GROSSINGER, SHLOMIT KATZ, NATAN KAPLAN, and ALEX SKLIAR
文章來源：Laser Focus World激光聚焦世界http://www.laserfocusworld.com/articles/print/volume-53/issue-09/features/diffractive-optics-how-ultrashort-laser-pulses-influence-beam-shaping-optics.html
光學仿真工具可以全面剖析超短激光脈沖如何影響衍射光學元件的光束整形特性和能力。
隨著超短脈沖（USP）激光器（也稱為超快激光器）在工業應用中變得越來越普遍，特別是當納秒脈沖USP激光器被更快的飛秒器件取代，使用衍射光學元件（DOE）的光束整形應用變得更具挑戰性。
VirtualLab是由LightTrans International(Jena, Germany; www.lighttrans.com)開發的物理光學仿真工具，可以用于大多數DOE元件（包括分束器和光束整形器）的仿真，利用這款軟件，我們在Holo / Or的團隊研究了USP激光器對DOE功能的影響。研究發現盡管對于大多數光束整形器來說，DOE的影響可以忽略，但對于諸如基于光柵的DOE之類的大角度分束器，可以看到顯著的且不期望的色散效果。
圖1. 對于m = 1且輸入光束直徑為4 mm的渦旋透鏡元件（a），對輸入800 nm高斯脈沖得到的結果（b）和輸入100 fs USP激光脈沖得到的結果（c）進行比較，沒有明顯差異。
展開 納秒激光、皮秒激光、飛秒激光，你分得清嗎？
大家對激光加工并不陌生，但你對經常能聽到的納秒激光、皮秒激光、飛秒激光等，你是否能分得清呢？
▌ 我們先來搞清楚時間單位換算
1ms (毫秒)=0.001秒=10-3秒
1μs (微秒)=0.000001=10-6秒
1ns (納秒)=0.0000000001秒=10-9秒
1ps (皮秒)=0.0000000000001秒=10-12秒
1fs (飛秒)=0.000000000000001秒=10-15秒
搞清楚了時間單位，我們就知道了飛秒激光是一種極其超短脈沖的激光加工。近十年來，超短脈沖激光加工技術取得突飛猛進的發展。
▌ 超短脈沖激光的意義
人們很早就嘗試利用激光進行微加工。但是由于激光的長脈沖寬度和低激光強度造成材料熔化并持續蒸發，雖然激光束可以被聚焦成很小的光斑，但是對材料的熱沖擊依然很大，限制了加工的精度。唯有減少熱影響才能提高加工質量。
當激光以皮秒量級的脈沖時間作用到材料上時，加工效果會發生顯著變化。隨著脈沖能量急劇上升，高功率密度足以剝離外層電子。由于激光與材料相互作用的時間很短，離子在將能量傳遞到周圍材料之前就已經從材料表面被燒蝕掉了，不會給周圍的材料帶來熱影響，因此也被稱為“冷加工”。憑借冷加工帶來的優勢，短與超短脈沖激光器進入到工業生產應用當中。
激光加工：長脈沖 VS 超短脈沖
超短脈沖加工能量極快地注入很小的作用區域，瞬間高能量密度沉積使電子吸收和運動方式發生變化，避免了激光線性吸收、能量轉移和擴散等影響，從根本上改變了激光與物質相互作用機制。
展開 脈沖激光加工Al的COMOSL模擬及相關文獻 ￥49.9
脈沖激光.gif
超短脈沖建模
色散介質中的脈沖展寬
超短激光脈沖在高精度材料加工具有很好的開發前景。然而，由于超短持續時間對應著寬頻譜，這種脈沖會變寬。對于超短脈沖的應用來說，重要的是了解脈沖展寬的機制，甚至是控制脈沖展寬。作為示例，我們演示了材料色散和衍射光柵如何影響脈沖性能。
我們建立了一個由兩個衍射光柵組成的脈沖展寬器，研究了脈沖與光柵相互作用引起的脈沖展寬效應。
用于超短脈沖的光柵展寬器
摘要
超短脈沖在現代光學中的到了更廣泛的應用。如在激光材料加工、醫學成像以及光通信等領域。棱鏡和光柵都是用于操控光脈沖時間特性的典型光學元件。在本示例中，建模了一個由兩個衍射光柵組成的光柵展寬器，并演示了脈沖經其傳播后發生的脈沖展寬效應。
RP Fiber Power 超短脈沖的數值表示
在模擬鎖模激光器時，您需要特別小心避免任何繞包效應，因為它們也可能會影響脈沖的穩定性。但這通常不是問題，因為循環脈沖在大多數情況下沒有那么強的啁啾，因此需要有限的點數，通常28個就足夠了，實際上需要超過210個。
用于超短脈沖的光柵展寬器
1.摘要
超短脈沖在現代光學中的到了更廣泛的應用。如在激光材料加工、醫學成像以及光通信等領域。棱鏡和光柵都是用于操控光脈沖時間特性的典型光學元件。在本示例中，建模了一個由兩個衍射光柵組成的光柵展寬器，并演示了脈沖經其傳播后發生的脈沖展寬效應。
2.建模任務
3.在不同域中的入射脈沖
4.分析相位與頻率的關系
5.不同域中的輸出脈沖
6.VirtualLab Fusion 一瞥
7.VirtualLab Fusion中的工作流程
?設置入射高斯場
-基礎光源模型[視頻教程]
?設置一個理想光柵，并選擇工作衍射級次。
?選擇并設置脈沖評價探測器。
8.VirtualLab Fusion 技術
展開 超短脈沖的時空特性
高NA透鏡的脈沖聚焦
持續時間以飛秒為單位的超短脈沖激光器對于基礎研究和工業應用都具有重要意義和潛力。 例如，這種激光能夠對材料進行超精細加工，通常被稱為“冷”燒蝕(“cold” ablation)。 在VirtualLab Fusion中，將超短脈沖建模為寬帶光譜的組合，并考慮不同光譜模式之間的相關性。 這樣可以研究時空“spatial-temporal”（或空間光譜“spatial-spectral”）域中的超短脈沖特性，如以下示例所示。
[VirtualLab] 超短脈沖建模
超短激光脈沖在高精度材料加工具有很好的開發前景。然而，由于超短持續時間對應著寬頻譜，這種脈沖會變寬。對于超短脈沖的應用來說，重要的是了解脈沖展寬的機制，甚至是控制脈沖展寬。作為示例，我們演示了材料色散和衍射光柵如何影響脈沖性能。
色散介質中的脈沖展寬
我們研究了在給定材料中傳播的超短脈沖的展寬與該材料色散之間的關系。
用于超短脈沖的光柵展寬器
我們建立了一個由兩個衍射光柵組成的脈沖展寬器，研究了脈沖與光柵相互作用引起的脈沖展寬效應。
展開 [VirtualLab] 用于超短脈沖的光柵展寬器
摘要
超短脈沖在現代光學中的到了更廣泛的應用。如在激光材料加工、醫學成像以及光通信等領域。棱鏡和光柵都是用于操控光脈沖時間特性的典型光學元件。在本示例中，建模了一個由兩個衍射光柵組成的光柵展寬器，并演示了脈沖經其傳播后發生的脈沖展寬效應。
2. 建模任務
3. 在不同域中的入射脈沖
4. 分析相位與頻率的關系
5. 不同域中的輸出脈沖
6. VirtualLab Fusion 一瞥
7. VirtualLab Fusion中的工作流程
? 設置入射高斯場
- 基礎光源模型[視頻教程]
? 設置一個理想光柵，并選擇工作衍射級次。
? 選擇并設置脈沖評價探測器。
8. VirtualLab Fusion 技術
展開 
[VirtualLab] 用于超短脈沖的光柵展寬器
摘要
超短脈沖在現代光學中的到了更廣泛的應用。如在激光材料加工、醫學成像以及光通信等領域。棱鏡和光柵都是用于操控光脈沖時間特性的典型光學元件。在本示例中，建模了一個由兩個衍射光柵組成的光柵展寬器，并演示了脈沖經其傳播后發生的脈沖展寬效應。
2. 建模任務
3. 在不同域中的入射脈沖
4. 分析相位與頻率的關系
5. 不同域中的輸出脈沖
6. VirtualLab Fusion 一瞥
7. ：VirtualLab Fusion中的工作流程
? 設置入射高斯場
- 基礎光源模型[視頻教程]
? 設置一個理想光柵，并選擇工作衍射級次。
? 選擇并設置脈沖評價探測器。
8. VirtualLab Fusion 技術
9. 文件信息
更多信息
- Focusing of Femtosecond Pulse by using a High-NA Off-Axis Parabolic Mirror
- Pulse Focusing with High-NA Lens
- Pulse Broadening in Dispersive Media
展開 VirtualLab Fusion用于超短脈沖的光柵展寬器
摘要
超短脈沖在現代光學中的到了更廣泛的應用。如在激光材料加工、醫學成像以及光通信等領域。棱鏡和光柵都是用于操控光脈沖時間特性的典型光學元件。在本示例中，建模了一個由兩個衍射光柵組成的光柵展寬器，并演示了脈沖經其傳播后發生的脈沖展寬效應。
2. 建模任務
3. 在不同域中的入射脈沖
4. 分析相位與頻率的關系
5. 不同域中的輸出脈沖
6. VirtualLab Fusion 一瞥
7. VirtualLab Fusion中的工作流程
? 設置入射高斯場
- 基礎光源模型[視頻教程]
? 設置一個理想光柵，并選擇工作衍射級次。
? 選擇并設置脈沖評價探測器。
8. VirtualLab Fusion 技術
展開 用于超短脈沖的光柵展寬器
摘要
超短脈沖在現代光學中的到了更廣泛的應用。如在激光材料加工、醫學成像以及光通信等領域。棱鏡和光柵都是用于操控光脈沖時間特性的典型光學元件。在本示例中，建模了一個由兩個衍射光柵組成的光柵展寬器，并演示了脈沖經其傳播后發生的脈沖展寬效應。
2. 建模任務
3. 在不同域中的入射脈沖
4. 分析相位與頻率的關系
5. 不同域中的輸出脈沖
6. VirtualLab Fusion 一瞥
7. VirtualLab Fusion中的工作流程
? 設置入射高斯場
- 基礎光源模型[視頻教程]
? 設置一個理想光柵，并選擇工作衍射級次。
? 選擇并設置脈沖評價探測器。
8. VirtualLab Fusion 技術
展開 用于超短脈沖的高效光柵
事實證明，超短脈沖在許多現代應用中很有幫助。 為了操縱超短脈沖，尤其是在大功率情況下，通常采用光柵來拉伸或壓縮脈沖。 這種光柵的設計需要仔細考慮：它們應該在整個頻譜帶上保持高的衍射效率，有時甚至是在隨機偏振的入射場情況下。 在VirtualLab Fusion中，您可以使用FMM / RCWA設計光柵，將光柵插入帶有脈沖激光源的設置中以進行系統性能評估。 我們用以下示例進行演示。
使用高效透射光柵進行超短脈沖的拉伸或壓縮
根據T. Clausnitzer等人的研究，我們演示了如何使用兩個透射光柵構建一個脈沖拉伸或壓縮系統。 特別地，我們分析了這種系統的偏振相關性。
偏振無關的高透射效率光柵的分析與設計
我們展示了如何嚴格分析二元光柵的偏振相關特性，以及如何優化二元結構以獲得與偏振無關的高衍射效率。
更多相關信息，請發送郵件至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
網址: http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
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