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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。

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。

衍射光學元件光整形 光學軟件VirtualLab可以用來設計和模擬用于激光光束整形的衍射光學元件。

br></p><p class="ql-align-center"><strong style="color: rgb(51, 51, 51);">2.1設計要求</strong></p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(51, 51, 51);">下面是一個衍射透鏡設計激光光束整形器的指標

其主要應用領域如下：1.光束整形VirtualLab Fusion能夠使用自由曲面，衍射光束分束器與圖案生成器，擴散器和常規陣列微光學元件（包括但不局限于微透鏡陣列）實現光束整形。

課程四十六：一個激光二極管光束整形器 這節課將展示如何設計從一個激光二極管到一個圓形準直光束的光學轉換器。我們從一個典型的激光二極管的規格開始，它在 X 方向和 Y 方向上有不同的發散角，設計任務比較復雜。

? 關于如何導出表面數據的更多信息，請參見tutorial 144.01。 結論 ? VirtualLab Fusion可以設計衍射光束整形元件來將單模激光光束塑造成任意二維強度分布。? 可以通過衍射透射DOEs以及反射DOEs進行光束整形。? 通過對透射DOE的光學函數進行數值計算從而獲得反射DOEs的光學函數。

靜態光學元件整形系統：技術原理與設計要點靜態光學元件整形系統憑借結構穩定、成本可控的優勢，在中低功率激光應用中占據主要地位。其核心設計難點在于如何通過光學參數優化，實現光束均勻性與能量利用率的平衡。借助專業光學設計工具的光線追跡、衍射仿真、參數優化等功能，可適配各類靜態光學元件的設計需求，大幅縮短復雜光學系統的研發周期。

?關于如何導出表面數據的更多信息，請參見tutorial 144.01。 結論 ?VirtualLab Fusion可以設計衍射光束整形元件來將單模激光光束塑造成任意二維強度分布。?可以通過衍射透射DOEs以及反射DOEs進行光束整形。

這類器件通常用于激光等設備中的單色光，并針對特定的波長和衍射角進行設計。衍射分束器的仿真衍射光束整形器衍射光束整形器會改變具有高斯強度分布的激光光束的相位分布和強度，也就是說，光束的亮度在中心最強，向邊緣平滑遞減，呈現出曲線分布。衍射光束整形器可調控輸入光束的特性，以改變輸出光束的形狀。輸出光束通常為環形或矩形，但也可以獲得其他光束幾何結構輪廓。

? 第一步：忽略反射鏡并且計算一個衍射光束整形器的透過率函數。? 第二步：由透射光束整形器的光學函數計算反射鏡的光學函數。 第一步 優化一個衍射光束整形器的透過率函數 1.

課程大綱：1.波動光學基礎□ 雙光束干涉及楊氏干涉□ 相干及非相干光源的傳播特性□ 衍射光學與傅里葉變換2.衍射元件概述□ 衍射光學元件概念□ 衍射光學元件優點□ 光束分束、整形、擴散□ 傅里葉變換□ 角譜理論□ 工作裝置類型3.衍射光學元件理念及設計□ 基本理念□ 透鏡和衍射光學元件的作用□ 分束、整形和擴散的實質

2．模擬任務DOE：相位型衍射光束整形器直徑：2mmx2mm形狀：圓形相位級次：16 3.建模任務：入射光場高斯準直激光光束的光束參數 ?波長：632.8nm?激光光束直徑（1/e2）：1mm 4.建模任務：期望輸出光場 期望輸出場的參數=設計目標圖樣（DTP）:

可以通過微型光學元件來實現光束的均勻化和整形，例如：? 微透鏡陣列? 衍射擴散器? 計算機生成的全息圖? 相位板? 單元陣列 紅色LED照射衍射擴散器產生的天際線圖案光學仿真和設計包括:? 衍射? 干涉? 空間和時間相干度? 像差? 偏振? 光強 應用 用于LED和準分子激光均勻化的微光學照明系統可以用在各個領域

由會話編輯器生成系統 會話編輯器生成一個包含高斯波光源，光學界面系列元件的光路圖，來模擬光束整形器和衍射光學價值函數探測器，來分析生成的Top Hat質量。 ? 通過一個解析幾何光學方法，會話編輯器計算光束整形表面。

Modeling Level 1 在建模級別1中通過強制所有的傅里葉變換都是逐點的，衍射完全被忽略。這種建模在焦點區域檢測不到光的應用中通常就足夠了，例如遠場光束整形[Yang2020]、干涉儀裝置和分束光柵。 如果光源是激光光束，通常建議選擇衍射光源（Diffraction of Source Included）模式下的選項。以束腰定義的高斯光束為例。

案例97.01 此案例演示了如何設計一個衍射光束整形器來將高斯激光束重塑到donut模式。

由會話編輯器生成系統 會話編輯器生成一個包含高斯波光源，光學界面系列元件的光路圖，來模擬光束整形器和衍射光學價值函數探測器，來分析生成的Top Hat質量。 ? 通過一個解析幾何光學方法，會話編輯器計算光束整形表面。

形狀 - 激光脈沖的時序形狀（即矩形、三角形、高斯曲線形等）。研究已經指出不同形狀將影響光學損傷。例如，矩形脈沖產生的鍍膜損傷大約是以 FWHM 相同的高斯曲線光束照射時產生損傷的 80%。 光束特性: 工作模式 - 橫向電磁 (TEM) 波模式。與單模激光相比，多模激光的 LIDT 值低得多. 波長 - 激光光源的波長。

激光是由單一波長的光子組成的聚焦光束，廣泛用于各種應用中，從無創手術到光纖通信，再到材料加工，甚至 DVD 播放器。今天這篇文章，讓我們看看來自美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的一個研究團隊如何借助多物理場仿真研究激光與材料的相互作用，來避免高功率激光系統內部光學器件的損壞。對內部光學器件的激光誘導破壞(LID) LLNL研究人員的工作是理解激光與材料的復雜相互作用。