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摘要 貝塞爾光束由于其擴展的聚焦深度在許多應用中十分有用。在本例中，我們展示了如何從單模光纖的輸出中產(chǎn)生貝塞爾光束。不同于利用準直透鏡和錐透鏡的傳統(tǒng)方法，我們設計了一個集透鏡和錐透鏡功能于一體的全息光學元件(HOE)。這種光路是在VirtualLab Fusion中內(nèi)置的。我們檢查了HOE的功能并檢查了HOE背后的光場演變。

摘要 貝塞爾光束由于其擴展的聚焦深度在許多應用中十分有用。在本例中，我們展示了如何從單模光纖的輸出中產(chǎn)生貝塞爾光束。不同于利用準直透鏡和錐透鏡的傳統(tǒng)方法，我們設計了一個集透鏡和錐透鏡功能于一體的全息光學元件(HOE)。這種光路是在VirtualLab Fusion中內(nèi)置的。我們檢查了HOE的功能并檢查了HOE背后的光場演變。

貝塞爾光束由于其獨特的縱向聚焦特性，被廣泛應用于材料加工、光鑷等領域。在VirtualLab Fusion中，我們演示了這種光束的產(chǎn)生。在第一個例子中，設計了一個全息光學元件（HOE），將光纖的輸出直接轉(zhuǎn)換成貝塞爾光束；第二個例子研究了軸棱錐圓頭對產(chǎn)生的貝塞爾光束的影響。

貝塞爾光束由于其獨特的縱向聚焦特性，被廣泛應用于材料加工、光鑷等領域。在VirtualLab Fusion中，我們演示了這種光束的產(chǎn)生。在第一個例子中，設計了一個全息光學元件（HOE），將光纖的輸出直接轉(zhuǎn)換成貝塞爾光束；第二個例子研究了軸棱錐圓頭對產(chǎn)生的貝塞爾光束的影響。

因此，如何突破高斯光束的焦深-分辨率制約關系，實現(xiàn)長焦深且高分辨率的光場調(diào)控，成為光學領域的重要研究方向。建模任務在這個案例中為大家介紹基于HOE的貝塞爾光束產(chǎn)生。如圖1所示為基于HOE的貝塞爾光束產(chǎn)生的裝置。在這個案例中光源為單模光纖輸出的高斯光源，波長1064nm，束寬為3.3μm.

衍射光學工具箱使用強大的迭代傅里葉變換算法（IFTA）和參數(shù)優(yōu)化可以用來優(yōu)化：? 衍射光學元件? 衍射光束分束器? 衍射擴散器? 衍射和折射光束整形器? 計算全息（CGH）? 相位板? 全息圖 被紅色和綠色激光照射的衍射線擴散器和環(huán)擴散器衍射光學元件可以用包括聚焦透鏡，準直透鏡，光束擴展器和傅立葉透鏡來建模。

使用Ansys Lumerical FDTD軟件中的嚴格耦合波分析（RCWA）求解器，對2D刻劃光柵的透射特性進行仿真體積全息光柵是通過在感光材料中記錄全息圖案制造而成的。首先，感光材料（即聚合物或玻璃）暴露于由兩個相干激光束產(chǎn)生的干涉圖案中，這就形成了基板材料中折射率的三維調(diào)制。當光以原始記錄的入射角之一照射光柵時，它會再現(xiàn)流程中使用的第二個記錄光束。

?分析貝塞爾光束在焦區(qū)域的傳播。?VirtualLab 能夠進行對特殊的元件，如錐透鏡生成的光束，能夠進行物理光學，如光束的輪廓和聚焦分析。

前言 通常激光光強分布呈高斯型，而在許多實際應用中，需要將光強分布加以轉(zhuǎn)換，即光束整形，如呈平頂狀和環(huán)狀等。以往人們多用計算全息法實現(xiàn)環(huán)形分布，但衍射效率低，難于推廣。近年來人們開始研究二元光學元件(BOE)在光束整形方面的作用。二元光學元件是在計算機制全息圖和相息圖研究發(fā)展的基礎上，利用計算機設計和微電子加工技術研制成的一種高效率的新型光學元件。

光束整形技術通過光學元件調(diào)控光束的振幅、相位與偏振態(tài)，將高斯光束轉(zhuǎn)換為平頂光束、環(huán)形光束等特定分布形式，從而提升能量均勻性與利用效率。根據(jù)光學元件的調(diào)控特性，該技術可分為靜態(tài)光學元件整形與動態(tài)光學元件整形兩大類，前者包括非球面透鏡組、雙折射透鏡組、衍射光學元件（DOE）、微透鏡陣列等，后者以液晶空間光調(diào)制器（LC-SLM）為核心代表。

VirtualLab是由LightTrans International(Jena, Germany; www.lighttrans.com)開發(fā)的物理光學仿真工具，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的團隊研究了USP激光器對DOE功能的影響。

通過修改在構造全息圖中使用的離軸波前來校正彗差。在本文中，我們分析了通過共軛對象光束修正離軸波前記錄的非平面透射光柵的使用。發(fā)散源用作共軛對象和參考光束。球面波入射在透鏡處，并且光柵被記錄在太陽能集中器的入口孔處。調(diào)整軸上光源，在全息圖平面上產(chǎn)生軸上平面波前。離軸光源近似為在全息圖平面上產(chǎn)生非平面離軸波前的衍射受限光斑。基于平面AM1.5光譜的照明在焦平面上再現(xiàn)離軸衍射受限點。

二元光學元件是在計算機制全息圖和相息圖研究發(fā)展的基礎上，利用計算機設計和微電子加工技術研制成的一種高效率的新型光學元件。由于它能靈活控制波前，因此在光束整形方面有著廣泛的應用前景。

1)1D和2D介質(zhì)光柵2)1D和2D界面光柵3)衍射級次計算、偏振分析以及內(nèi)部場計算4)納米圓柱5)優(yōu)化 傾斜光柵的優(yōu)化 平面波入射微納圓片時，圓片后透射光場分布4.光學成像系統(tǒng)通過高速物理光學，實現(xiàn)透鏡系統(tǒng)建模。提供對包含鬼像和部分相干性的系統(tǒng)的可靠的PSF / MTF評估。系統(tǒng)中可以包含光柵，全息光學元件以及衍射透鏡。

強度干涉測量方法：強度干涉法是利用至少兩束光產(chǎn)生干涉，通過干涉圖樣直接推導出光束的相位信息。根據(jù)原理的不同，干涉測量方法可以分為兩類：1）參考光束干涉測量法 ，其示意圖如圖3（a）所示。該方法將相干單色光束分成兩束，一束作為參考光，另一束探測超表面，兩束光再重新組合到光學傳感器上。

請注意，在本文和 OpticStudio 中，所有的全息圖都是通過隱式光學制造的，即通過前面描述的兩束結(jié)構光干涉產(chǎn)生。這是為了區(qū)別于計算機生成的全息圖 (CGH)，后者的干涉圖是用數(shù)字生成的。CGH 可以在 OpticStudio 中通過允許相位輪廓定義的任意表面建模，如二進制或網(wǎng)格相位表面。

VirtualLab是由LightTrans International(Jena, Germany; www.lighttrans.com)開發(fā)的物理光學仿真工具，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的團隊研究了USP激光器對DOE功能的影響。

與采用常規(guī)光學透鏡的成像系統(tǒng)相比，體全息成像技術僅利用一個厚型體全息圖(或稱為體全息光柵透鏡)作為對物場不同深度層進行選擇成像的衍射元件，可以使得三維物場信息按照光學斷層切片方式逐片地重構成像，不同的斷層切片對應于三維物空間上軸向的不同位置。

與采用常規(guī)光學透鏡的成像系統(tǒng)相比，體全息成像技術僅利用一個厚型體全息圖(或稱為體全息光柵透鏡)作為對物場不同深度層進行選擇成像的衍射元件，可以使得三維物場信息按照光學斷層切片方式逐片地重構成像，不同的斷層切片對應于三維物空間上軸向的不同位置。

與采用常規(guī)光學透鏡的成像系統(tǒng)相比，體全息成像技術僅利用一個厚型體全息圖(或稱為體全息光柵透鏡)作為對物場不同深度層進行選擇成像的衍射元件，可以使得三維物場信息按照光學斷層切片方式逐片地重構成像，不同的斷層切片對應于三維物空間上軸向的不同位置。