激光光束整形
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
激光光束整形的實(shí)例教程
衍射光學(xué)元件光整形
光學(xué)軟件VirtualLab可以用來(lái)設(shè)計(jì)和模擬用于激光光束整形的衍射光學(xué)元件。衍射光學(xué)工具箱使用強(qiáng)大的迭代傅里葉變換算法（IFTA）和參數(shù)優(yōu)化可以用來(lái)優(yōu)化：
? 衍射光學(xué)元件
? 衍射光束分束器
? 衍射擴(kuò)散器
? 衍射和折射光束整形器
? 計(jì)算全息（CGH）
? 相位板
? 全息圖
被紅色和綠色激光照射的衍射線擴(kuò)散器和環(huán)擴(kuò)散器
衍射光學(xué)元件可以用包括聚焦透鏡，準(zhǔn)直透鏡，光束擴(kuò)展器和傅立葉透鏡來(lái)建模。光學(xué)模擬包括：
? 衍射
? 干涉
? 偏振
? 時(shí)間和空間相干度
? 強(qiáng)度
? 相位
? 像差
衍射光學(xué)元件可以用于各種光學(xué)系統(tǒng)來(lái)操縱激光，經(jīng)典的應(yīng)用包括：
? 材料處理
? 信息顯示
? 測(cè)量系統(tǒng)
? 自由空間通訊
? 汽車行業(yè)
? 軍事
? 光譜學(xué)
衍射光分束器產(chǎn)生的光斑 (由POG, Gera加工)
功能
衍射光學(xué)元件在您的激光系統(tǒng)中將會(huì)有以下功能：
? 控制衍射和干涉效應(yīng)
? 客戶自定義激光光束分束后的每束光的功率
? 設(shè)計(jì)已確定特性的散射板
? 激光光束強(qiáng)度整形
? 使激光系統(tǒng)緊湊
? 產(chǎn)生任意的2D強(qiáng)度分布
? 使用IFTA快速優(yōu)化成百上千個(gè)參數(shù)
一個(gè)衍射光分束器元件的一個(gè)周期的二元高度輪廓
衍射光分束器
衍射光束分束器可以將一束激光分成自定義數(shù)目的光束，每束光可以有自定義的功率和角度。光分束器一般和準(zhǔn)直透鏡，聚焦透鏡，擴(kuò)束器以及傅里葉透鏡一起使用。目標(biāo)平面光束的尺寸一般由透鏡系統(tǒng)控制，而光束的位置和功率由衍射光束分束器控制。
展開 </span></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-center"><strong style="color: rgb(51, 51, 51);">2.1設(shè)計(jì)要求</strong></p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(51, 51, 51);">下面是一個(gè)衍射透鏡設(shè)計(jì)激光光束整形器的指標(biāo)：</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(51, 51, 51);">將最細(xì)直徑為0.35 mm的氦氖激光束擴(kuò)展成變動(dòng)范圍在10%以內(nèi)的直徑為 10 mm 的均勻激光束。只使用兩個(gè)元件, 每個(gè)的一側(cè)都有一個(gè) DOE。
展開 課程四十六：一個(gè)激光二極管光束整形器
這節(jié)課將展示如何設(shè)計(jì)從一個(gè)激光二極管到一個(gè)圓形準(zhǔn)直光束的光學(xué)轉(zhuǎn)換器。我們從一個(gè)典型的激光二極管的規(guī)格開始，它在 X 方向和 Y 方向上有不同的發(fā)散角，設(shè)計(jì)任務(wù)比較復(fù)雜。以下是我們的設(shè)計(jì)規(guī)格:
Y 方向的光束發(fā)散度: 8.5°
X 方向的光束發(fā)散度: 19°
波長(zhǎng)為0.403um
我們將使用 OBG 命令，它需要高斯束腰半徑作為參數(shù)。首先我們要把發(fā)散角轉(zhuǎn)換成半徑值。
在用戶手冊(cè)的3.1.2節(jié)中，我們了解到該程序利用公式將光束半徑轉(zhuǎn)換為發(fā)散角
DIV = WAV(p) M2 / π WAIST No
WAIST = WAV(p) M2 / π DIV No
從這里我們得到了 y 方向的 GWR = 0.0008644和 x 方向的 GWR =0.0003868。現(xiàn)在我們創(chuàng)建 RLE 文件。在 EE 編輯器中鍵入 RLE 文件
RLE
ID LASER DIODE BEAM CONVERTER
UNI MM
WA1 .403
OBG 0.0008644 1 .0003868
1 TH 20
2
END
然后運(yùn)行這個(gè)宏，你會(huì)得到一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單初始結(jié)構(gòu)。
展開 操作原理非常簡(jiǎn)單：對(duì)于準(zhǔn)直入射光束，輸出光束以預(yù)先設(shè)計(jì)的分離角度和強(qiáng)度出射DOE，通過(guò)光束整形器，激光束被聚焦成設(shè)計(jì)好的尺寸和形狀。 DOE的常見應(yīng)用包括醫(yī)療系統(tǒng)、測(cè)量以及科學(xué)/研究應(yīng)用——特別是DOE提供的激光束成形和均勻化技術(shù)對(duì)于材料加工至關(guān)重要1。
雖然DOE用途廣泛，功能強(qiáng)大，但由于功能強(qiáng)烈依賴于光波波長(zhǎng)2 ，其具有很高的色散效應(yīng)。當(dāng)使用USP激光器時(shí)，由于脈沖持續(xù)時(shí)間短，可能會(huì)產(chǎn)生異常的光譜特性，這一現(xiàn)象引起了人們的關(guān)注。由于工作波長(zhǎng)不同于其標(biāo)稱值，USP的寬光譜范圍會(huì)對(duì)使用DOE的光束整形產(chǎn)生影響，因此當(dāng)使用一定范圍的波段而不是單個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，需要預(yù)測(cè)整形光斑將如何變化。
根據(jù)傅里葉理論，時(shí)域中的脈沖持續(xù)時(shí)間越短，頻域中的頻譜寬度越大。這導(dǎo)致USP激光器呈現(xiàn)時(shí)間色散效應(yīng)。對(duì)于中心波長(zhǎng)為800nm的高斯脈沖，典型的脈沖展寬為Δλ= 1 nm，對(duì)應(yīng)于1000 fs脈沖，Δλ= 10 nm對(duì)應(yīng)于100 fs脈沖。
光束整形與分束
DOE產(chǎn)品有兩個(gè)主要系列：分束器和光束整形器。分束器是用于將單個(gè)激光束分成幾個(gè)具有不同能量水平和傳播角度光束的DOE。根據(jù)元件表面上的衍射圖案，分束器可以產(chǎn)生一維光束陣列（1×N）或二維光束矩陣（M×N）。光束分束器與單色光一起使用，并被設(shè)計(jì)用于特定的波長(zhǎng)和輸出光束之間的分離角。
光束整形器是用于將近高斯入射激光束變換成在特定工作平面中具有明顯邊界的圓形、矩形、正方形、線或其它形狀的強(qiáng)度均勻光斑的DOE。通過(guò)光束整形器實(shí)現(xiàn)的均勻強(qiáng)度分布能夠均勻地處理表面，防止對(duì)工件的過(guò)度曝光或曝光不足。此外，光斑的特征在于存在一個(gè)鮮明的過(guò)渡區(qū)，使得在處理區(qū)域和未處理區(qū)域之間形成清晰的邊界。光束整形器包括均化器，平頂光束整形器，渦旋透鏡（螺旋相位板）和衍射錐透鏡。
展開 DOE的常見應(yīng)用包括醫(yī)療系統(tǒng)、測(cè)量以及科學(xué)/研究應(yīng)用——特別是DOE提供的激光束成形和均勻化技術(shù)對(duì)于材料加工至關(guān)重要1。
雖然DOE用途廣泛，功能強(qiáng)大，但由于功能強(qiáng)烈依賴于光波波長(zhǎng)2 ，其具有很高的色散效應(yīng)。當(dāng)使用USP激光器時(shí)，由于脈沖持續(xù)時(shí)間短，可能會(huì)產(chǎn)生異常的光譜特性，這一現(xiàn)象引起了人們的關(guān)注。由于工作波長(zhǎng)不同于其標(biāo)稱值，USP的寬光譜范圍會(huì)對(duì)使用DOE的光束整形產(chǎn)生影響，因此當(dāng)使用一定范圍的波段而不是單個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，需要預(yù)測(cè)整形光斑將如何變化。
根據(jù)傅里葉理論，時(shí)域中的脈沖持續(xù)時(shí)間越短，頻域中的頻譜寬度越大。這導(dǎo)致USP激光器呈現(xiàn)時(shí)間色散效應(yīng)。對(duì)于中心波長(zhǎng)為800nm的高斯脈沖，典型的脈沖展寬為Δλ= 1 nm，對(duì)應(yīng)于1000 fs脈沖，Δλ= 10 nm對(duì)應(yīng)于100 fs脈沖。
光束整形與分束
DOE產(chǎn)品有兩個(gè)主要系列：分束器和光束整形器。分束器是用于將單個(gè)激光束分成幾個(gè)具有不同能量水平和傳播角度光束的DOE。根據(jù)元件表面上的衍射圖案，分束器可以產(chǎn)生一維光束陣列（1×N）或二維光束矩陣（M×N）。光束分束器與單色光一起使用，并被設(shè)計(jì)用于特定的波長(zhǎng)和輸出光束之間的分離角。
光束整形器是用于將近高斯入射激光束變換成在特定工作平面中具有明顯邊界的圓形、矩形、正方形、線或其它形狀的強(qiáng)度均勻光斑的DOE。通過(guò)光束整形器實(shí)現(xiàn)的均勻強(qiáng)度分布能夠均勻地處理表面，防止對(duì)工件的過(guò)度曝光或曝光不足。此外，光斑的特征在于存在一個(gè)鮮明的過(guò)渡區(qū)，使得在處理區(qū)域和未處理區(qū)域之間形成清晰的邊界。光束整形器包括均化器，平頂光束整形器，渦旋透鏡（螺旋相位板）和衍射錐透鏡。
展開 
激光光束整形的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
激光光束整形的最新內(nèi)容
引言
在現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，激光器輸出的高斯光束因強(qiáng)度分布不均導(dǎo)致能量利用率受限，光束整形技術(shù)作為提升光束均勻性、適配多場(chǎng)景應(yīng)用的核心手段，已廣泛滲透激光加工、光纖通信、醫(yī)療設(shè)備、激光雷達(dá)等關(guān)鍵行業(yè)[1]。從非球面透鏡組的校正到液晶空間光調(diào)制器（LC-SLM）的動(dòng)態(tài)調(diào)控，光束整形技術(shù)的迭代升級(jí)始終離不開專業(yè)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件的支撐。Zemax作為應(yīng)用廣泛的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，憑借其強(qiáng)大的建模能力、
摘要
Ince-Gaussian模是繼Hermite -Gaussian和Laguerre -Gaussian模之后的第三個(gè)完整的近軸波動(dòng)方程精確正交解族。Ince-Gaussian模有不同的橫斷面圖樣。本文遵循Chu等[Opt. Express 16, 19934-19949(2008)]的步驟，利用嵌入Dove棱鏡的非平衡Mach-Zehnder干涉儀模擬了基于Ince-Gaussian
概要
本文描述了OpticStudio中可用于描述高階激光束的模型。一旦定義，這樣的光束可以在OpticStudio中使用物理光學(xué)傳播設(shè)計(jì)的任何光學(xué)系統(tǒng)中傳播。由矩形、圓形和橢圓形增益孔徑的激光腔產(chǎn)生的光束可以用可用的Hermite-Gaussian, Laguerre-Gaussian和Ince-Gaussian光束模型來(lái)描述。
簡(jiǎn)介
一般來(lái)說(shuō)，激光的輸出可以通過(guò)求解傍軸波動(dòng)方程得到
立方體光束整形器上的全內(nèi)反射（FTIR）3個(gè)月前
建模任務(wù)
光線分束器件在光譜學(xué)、干涉測(cè)量學(xué)和光通信領(lǐng)域的許多應(yīng)用中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。一種常見的分束器是基于受抑全內(nèi)反射（FTIR）的效果，因此由兩個(gè)玻璃棱鏡組成，并被一層非常薄的層隔開。如果該層足夠薄，由于倏逝波隧穿到另一側(cè)，一部分光將透射通過(guò)邊界，而其余部分將會(huì)被反射。
摘要
光線分束器件在光譜學(xué)、干涉測(cè)量學(xué)和光通信領(lǐng)域的許多應(yīng)用中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。一種常見的分束器是基于受抑全內(nèi)反射（FTIR）的效果，因此由兩個(gè)玻璃棱鏡組成，并被一層非常薄的層隔開。如果該層足夠薄，由于倏逝波隧穿到另一側(cè)，一部分光將透射通過(guò)邊界，而其余部分將會(huì)被反射。
建模任務(wù)
連接建模技術(shù)：亞波長(zhǎng)間隙
與表面交互的可用建模技術(shù)：
對(duì)于通過(guò)亞波長(zhǎng)間隙傳播的特殊情況
用于光束切趾的圓形鋸齒光闌
VirtualLab Fusion獨(dú)特的模擬技術(shù)使用戶能夠?qū)V波進(jìn)行詳細(xì)建模，從而評(píng)估對(duì)光學(xué)系統(tǒng)性能和特性的影響。
空間濾波是光學(xué)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，用于細(xì)化激光束，提高其質(zhì)量，并最大限度地減少像差和不必要的衍射效應(yīng)。通過(guò)采用透鏡和光闌的組合，空間濾波選擇性地從激光束中去除不想要的成分
利用空間濾波“清理”激光光束3個(gè)月前
建模任務(wù)
在許多激光應(yīng)用中，獲得良好的光束質(zhì)量十分重要，而獲得良好光束質(zhì)量的典型實(shí)驗(yàn)方法是空間濾波。在空間濾波系統(tǒng)中，在中間焦平面(即傅立葉平面)上放置一個(gè)針孔以去除不需要的空間頻率分量。為了模擬這樣的系統(tǒng)，必須考慮來(lái)自針孔的衍射和激光束的衍射特性，我們?cè)诒纠醒菔玖丝臻g濾波效應(yīng)。
空間濾波是光學(xué)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，用于細(xì)化激光束，提高其質(zhì)量，并最大限度地減少像差和不必要的衍射效應(yīng)。通過(guò)采用透鏡和光闌的組合，空間濾波選擇性地從激光束中去除不想要的成分，例如噪聲、衍射圖案和空間不規(guī)則性。這一過(guò)程確保了更均勻的強(qiáng)度分布，減少了發(fā)散，增強(qiáng)了相干性，從而提高了光束質(zhì)量。空間濾波在各種應(yīng)用中是必不可少的，包括激光加工、全息技術(shù)、顯微鏡和通信領(lǐng)域，其中對(duì)光束特性的精確控制對(duì)于最佳性能和精度至關(guān)重要
[VirtualLab] 利用空間濾波“清理”激光光束3個(gè)月前
摘要
在許多激光應(yīng)用中，獲得良好的光束質(zhì)量十分重要，而獲得良好光束質(zhì)量的典型實(shí)驗(yàn)方法是空間濾波。在空間濾波系統(tǒng)中，在中間焦平面(即傅立葉平面)上放置一個(gè)針孔以去除不需要的空間頻率分量。為了模擬這樣的系統(tǒng)，必須考慮來(lái)自針孔的衍射和激光束的衍射特性，我們?cè)诒纠醒菔玖丝臻g濾波效應(yīng)。
建模任務(wù)
任務(wù)描述
Ince-Gaussian模是近軸波動(dòng)方程的第三個(gè)完整的精確和正交解族，與Hermite-Gaussian模和Laguerre-Gaussian模并列。由于高斯模式具有多樣的橫向模式。在本文件中，按照Chu等人[Opt.Express 16，19934-19949（2008）]的步驟，使用
