超短脈沖激光技術(shù)的案例
衍射光學(xué)：超短激光脈沖如何影響光束整形光學(xué)
作者：ISRAEL GROSSINGER, SHLOMIT KATZ, NATAN KAPLAN, and ALEX SKLIAR
光學(xué)仿真工具可以全面剖析超短激光脈沖如何影響衍射光學(xué)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(yè)應(yīng)用中變得越來越普遍，特別是當(dāng)納秒脈沖USP激光器被更快的飛秒器件取代，使用衍射光學(xué)元件（DOE）的光束整形應(yīng)用變得更具挑戰(zhàn)性。
VirtualLab是由LightTrans International(Jena, Germany; www.lighttrans.com)開發(fā)的物理光學(xué)仿真工具，可以用于大多數(shù)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(tuán)隊研究了USP激光器對DOE功能的影響。研究發(fā)現(xiàn)盡管對于大多數(shù)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(jié)果（b）和輸入100 fs USP激光脈沖得到的結(jié)果（c）進(jìn)行比較，沒有明顯差異。
DOE基礎(chǔ)知識
對于許多應(yīng)用而言，DOE可以用于產(chǎn)生一些傳統(tǒng)的反射或折射光學(xué)元件無法達(dá)到的獨特光學(xué)功能，在系統(tǒng)配置方面更加靈活。與折射解決手段相比，DOE具有很多優(yōu)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(zhǔn)直入射光束，輸出光束以預(yù)先設(shè)計的分離角度和強(qiáng)度出射DOE，通過光束整形器，激光束被聚焦成設(shè)計好的尺寸和形狀。
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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(xué)仿真工具可以全面剖析超短激光脈沖如何影響衍射光學(xué)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(yè)應(yīng)用中變得越來越普遍，特別是當(dāng)納秒脈沖USP激光器被更快的飛秒器件取代，使用衍射光學(xué)元件（DOE）的光束整形應(yīng)用變得更具挑戰(zhàn)性。
VirtualLab是由LightTrans International(Jena, Germany; www.lighttrans.com)開發(fā)的物理光學(xué)仿真工具，可以用于大多數(shù)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(tuán)隊研究了USP激光器對DOE功能的影響。研究發(fā)現(xiàn)盡管對于大多數(shù)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(jié)果（b）和輸入100 fs USP激光脈沖得到的結(jié)果（c）進(jìn)行比較，沒有明顯差異。
展開 同步時空聚焦(SSTF)
在超短脈沖激光技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，必須在空間域和時間域控制場的特性，同步時空聚焦(SSTF)是一種常用的技術(shù)。這樣的裝置經(jīng)常導(dǎo)致時空效應(yīng)，如脈沖前沿傾斜。我們建立了一個常用的SSTF裝置來研究焦點場的時空行為以及各種系統(tǒng)參數(shù)對產(chǎn)生的脈沖前傾斜的影響。
裝置中的脈沖前沿傾斜
在這個用例中，我們演示了理想SSTF裝置的特性，包括啁啾及其對脈沖前傾斜的影響。
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(yīng)。
了解更多信息請發(fā)送消息到：support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
網(wǎng)址：http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
展開 [NEWSLETTER] 同步時空聚焦(SSTF)
在超短脈沖激光技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，必須在空間域和時間域控制場的特性，同步時空聚焦(SSTF)是一種常用的技術(shù)。這樣的裝置經(jīng)常導(dǎo)致時空效應(yīng)，如脈沖前沿傾斜。我們建立了一個常用的SSTF裝置來研究焦點場的時空行為以及各種系統(tǒng)參數(shù)對產(chǎn)生的脈沖前傾斜的影響。
裝置中的脈沖前沿傾斜
在這個用例中，我們演示了理想SSTF裝置的特性，包括啁啾及其對脈沖前傾斜的影響。
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(yīng)。
了解更多信息請發(fā)送消息到：support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
網(wǎng)址：http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
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超短脈沖建模
色散介質(zhì)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(fā)前景。然而，由于超短持續(xù)時間對應(yīng)著寬頻譜，這種脈沖會變寬。對于超短脈沖的應(yīng)用來說，重要的是了解脈沖展寬的機(jī)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(yīng)。
用于超短脈沖的光柵展寬器
摘要
超短脈沖在現(xiàn)代光學(xué)中的到了更廣泛的應(yīng)用。如在激光材料加工、醫(yī)學(xué)成像以及光通信等領(lǐng)域。棱鏡和光柵都是用于操控光脈沖時間特性的典型光學(xué)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(jīng)其傳播后發(fā)生的脈沖展寬效應(yīng)。
RP Fiber Power 超短脈沖的數(shù)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(yīng)，因為它們也可能會影響脈沖的穩(wěn)定性。但這通常不是問題，因為循環(huán)脈沖在大多數(shù)情況下沒有那么強(qiáng)的啁啾，因此需要有限的點數(shù)，通常28個就足夠了，實際上需要超過210個。
超短脈沖的時空特性
高NA透鏡的脈沖聚焦
持續(xù)時間以飛秒為單位的超短脈沖激光器對于基礎(chǔ)研究和工業(yè)應(yīng)用都具有重要意義和潛力。 例如，這種激光能夠?qū)Σ牧线M(jìn)行超精細(xì)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(guān)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(fā)前景。然而，由于超短持續(xù)時間對應(yīng)著寬頻譜，這種脈沖會變寬。對于超短脈沖的應(yīng)用來說，重要的是了解脈沖展寬的機(jī)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(zhì)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(guān)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(yīng)。
展開 用于超短脈沖的光柵展寬器
1.摘要
超短脈沖在現(xiàn)代光學(xué)中的到了更廣泛的應(yīng)用。如在激光材料加工、醫(yī)學(xué)成像以及光通信等領(lǐng)域。棱鏡和光柵都是用于操控光脈沖時間特性的典型光學(xué)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(jīng)其傳播后發(fā)生的脈沖展寬效應(yīng)。
2.建模任務(wù)
3.在不同域中的入射脈沖
4.分析相位與頻率的關(guān)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(shè)置入射高斯場
-基礎(chǔ)光源模型[視頻教程]
?設(shè)置一個理想光柵，并選擇工作衍射級次。
?選擇并設(shè)置脈沖評價探測器。
8.VirtualLab Fusion 技術(shù)
展開 VirtualLab Fusion用于超短脈沖的光柵展寬器
摘要
超短脈沖在現(xiàn)代光學(xué)中的到了更廣泛的應(yīng)用。如在激光材料加工、醫(yī)學(xué)成像以及光通信等領(lǐng)域。棱鏡和光柵都是用于操控光脈沖時間特性的典型光學(xué)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(jīng)其傳播后發(fā)生的脈沖展寬效應(yīng)。
2. 建模任務(wù)
3. 在不同域中的入射脈沖
4. 分析相位與頻率的關(guān)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(shè)置入射高斯場
- 基礎(chǔ)光源模型[視頻教程]
? 設(shè)置一個理想光柵，并選擇工作衍射級次。
? 選擇并設(shè)置脈沖評價探測器。
8. VirtualLab Fusion 技術(shù)
展開 
[VirtualLab] 用于超短脈沖的光柵展寬器
摘要
超短脈沖在現(xiàn)代光學(xué)中的到了更廣泛的應(yīng)用。如在激光材料加工、醫(yī)學(xué)成像以及光通信等領(lǐng)域。棱鏡和光柵都是用于操控光脈沖時間特性的典型光學(xué)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(jīng)其傳播后發(fā)生的脈沖展寬效應(yīng)。
2. 建模任務(wù)
3. 在不同域中的入射脈沖
4. 分析相位與頻率的關(guān)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(shè)置入射高斯場
- 基礎(chǔ)光源模型[視頻教程]
? 設(shè)置一個理想光柵，并選擇工作衍射級次。
? 選擇并設(shè)置脈沖評價探測器。
8. VirtualLab Fusion 技術(shù)
展開 [VirtualLab] 用于超短脈沖的光柵展寬器
摘要
超短脈沖在現(xiàn)代光學(xué)中的到了更廣泛的應(yīng)用。如在激光材料加工、醫(yī)學(xué)成像以及光通信等領(lǐng)域。棱鏡和光柵都是用于操控光脈沖時間特性的典型光學(xué)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(jīng)其傳播后發(fā)生的脈沖展寬效應(yīng)。
2. 建模任務(wù)
3. 在不同域中的入射脈沖
4. 分析相位與頻率的關(guān)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(shè)置入射高斯場
- 基礎(chǔ)光源模型[視頻教程]
? 設(shè)置一個理想光柵，并選擇工作衍射級次。
? 選擇并設(shè)置脈沖評價探測器。
8. VirtualLab Fusion 技術(shù)
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 用于超短脈沖的光柵展寬器
摘要
超短脈沖在現(xiàn)代光學(xué)中的到了更廣泛的應(yīng)用。如在激光材料加工、醫(yī)學(xué)成像以及光通信等領(lǐng)域。棱鏡和光柵都是用于操控光脈沖時間特性的典型光學(xué)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(jīng)其傳播后發(fā)生的脈沖展寬效應(yīng)。
2. 建模任務(wù)
3. 在不同域中的入射脈沖
4. 分析相位與頻率的關(guān)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(shè)置入射高斯場
- 基礎(chǔ)光源模型[視頻教程]
? 設(shè)置一個理想光柵，并選擇工作衍射級次。
? 選擇并設(shè)置脈沖評價探測器。
8. VirtualLab Fusion 技術(shù)
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(xiàn)代應(yīng)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(shè)計需要仔細(xì)考慮：它們應(yīng)該在整個頻譜帶上保持高的衍射效率，有時甚至是在隨機(jī)偏振的入射場情況下。 在VirtualLab Fusion中，您可以使用FMM / RCWA設(shè)計光柵，將光柵插入帶有脈沖激光源的設(shè)置中以進(jìn)行系統(tǒng)性能評估。 我們用以下示例進(jìn)行演示。
使用高效透射光柵進(jìn)行超短脈沖的拉伸或壓縮
根據(jù)T. Clausnitzer等人的研究，我們演示了如何使用兩個透射光柵構(gòu)建一個脈沖拉伸或壓縮系統(tǒng)。 特別地，我們分析了這種系統(tǒng)的偏振相關(guān)性。
偏振無關(guān)的高透射效率光柵的分析與設(shè)計
我們展示了如何嚴(yán)格分析二元光柵的偏振相關(guān)特性，以及如何優(yōu)化二元結(jié)構(gòu)以獲得與偏振無關(guān)的高衍射效率。
更多相關(guān)信息，請發(fā)送郵件至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
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