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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。

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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。

對于每種DOE，可以對包括高斯光源（單一波長或光譜），DOE，消色差聚焦透鏡和焦平面處用于觀察結果的虛擬屏幕等進行光學設置。然后光通過設置使用傳統的光線追跡（一種遠場物理光學傳播工具）傳播，為了便于示范，選擇不同的入射光束直徑來突出可能產生的結果。 渦旋透鏡 也稱為螺旋相位板，渦旋透鏡將高斯輸入剖面轉換成一個donut或者方形能量環。

對于每種DOE，可以對包括高斯光源（單一波長或光譜），DOE，消色差聚焦透鏡和焦平面處用于觀察結果的虛擬屏幕等進行光學設置。然后光通過設置使用傳統的光線追跡（一種遠場物理光學傳播工具）傳播，為了便于示范，選擇不同的入射光束直徑來突出可能產生的結果。 渦旋透鏡 也稱為螺旋相位板，渦旋透鏡將高斯輸入剖面轉換成一個donut或者方形能量環。

FRED具有使用高斯子束模擬相干光傳輸的能力。該方法適用于光線在自由空間傳播，剪裁光束的光學元件應該小心處理。正如空間濾波器，非常小的孔徑需要光場的重新合成以精確的模擬光束的剪裁。使用一個簡單的例子，Gabor分解已經證實可以準確的模擬激光系統中空間濾波器的影響。Gabor分解的其他應用包括：具備混合模式的空間濾波器的使用、單色儀縫隙孔徑和楊氏縫隙/小孔干涉儀。

FRED具有使用高斯子束模擬相干光傳輸的能力。該方法適用于光線在自由空間傳播，剪裁光束的光學元件應該小心處理。正如空間濾波器，非常小的孔徑需要光場的重新合成以精確的模擬光束的剪裁。使用一個簡單的例子，Gabor分解已經證實可以準確的模擬激光系統中空間濾波器的影響。Gabor分解的其他應用包括：具備混合模式的空間濾波器的使用、單色儀縫隙孔徑和楊氏縫隙/小孔干涉儀。

在慢軸方向上，我們假設泵浦光為超高斯平頂分布，假設泵浦光線在與棒軸垂直的平面上傳播。慢軸的發散可以近似考慮成增加了二極管條長度上的入口。 在快軸方向上泵浦光傳播的形狀可以用高斯ABCD定律來計算，快軸上泵浦光的發散角可以用這個式子來計算： 快軸輪廓假定是超高斯形的，也就是說垂直棒軸的強度分布假定是與成比例的，這里的σ取決于與二極管晶片表面的距離。

對于相同的光束質量，非單色光束的強度分布可能更平滑：雖然每個波長分量都有一個復雜的分布，但這些波動可以平均成一個平滑的整體分布。（特別是對于非單色光束，平滑的強度分布并不表示光束質量高。）

?因此，我們使用測量的半徑作為腰束半徑（消除發散角）來生成一個高斯光束。?之后，將接收場轉換成一個透射函數。?將該傳輸函數用作光闌（在一個透射函數元件中）。 結果：光束質量優化?由于通過高斯孔徑傳播，光束顯示出理想高斯形狀。?因此，M2值在兩個方向上幾乎都是1。 ?然而，光束半徑是略有減少。

背景介紹在光學成像、激光加工、粒子操控和光數據存儲等領域，焦深（Depth of Focus, DOF）與橫向分辨率之間的矛盾是與生俱來的。對于傳統的高斯光束照明，焦深與數值孔徑（NA）的平方成反比，而橫向分辨率與NA成反比——這意味著提高分辨率必然導致焦深急劇縮短。

模式像散轉換器VirtualLab Fusion光線追跡結果場追跡的結果如圖8所示：可以看到將3階渦旋光轉換成了傾斜像散厄米高斯光束圖8. 光源分布（左）和模式像散轉換器VirtualLab Fusion場追跡結果（右）

Gabor 分解的其他應用包括使用帶有混合模式光束的空間濾光片、單色儀狹縫孔徑和楊氏雙縫/針孔干涉儀。

Gabor 分解的其他應用包括使用帶有混合模式光束的空間濾光片、單色儀狹縫孔徑和楊氏雙縫/針孔干涉儀。

在慢軸方向上，我們假設泵浦光為超高斯平頂分布，假設泵浦光線在與棒軸垂直的平面上傳播。慢軸的發散可以近似考慮成增加了二極管條長度上的入口。在快軸方向上泵浦光傳播的形狀可以用高斯ABCD定律來計算，快軸上泵浦光的發散角可以用這個式子來計算：快軸輪廓假定是超高斯形的，也就是說垂直棒軸的強度分布假定是與成比例的，這里的σ取決于與二極管晶片表面的距離。

具體安排一、Ansys Zemax 激光光纖耦合二、Ansys Zemax 成像設計三、Ansys Zemax 照明設計與雜散光分析 Ansys Zemax 激光光纖耦合01課程大綱<<<<01. 激光、高斯光束介紹02. 幾何光線和高斯光束之間的區別03. SC, NSC 和POP之間激光模型的區別04. 近軸高斯光束和傾斜高斯光束05.

案例設置與操作模型構建采用 OAS 軟件序列光線追跡模式，構建擴束準直結構，由負透鏡與正透鏡組合而成，無內部實焦點，適配高功率激光應用場景。透鏡材料選用熔融石英，匹配紅外波段低吸收與高激光損傷閾值需求；表面鍍制寬帶增透膜，控制反射率，提升光能利用率。光源與探測器設置在軟件光源模塊中創建高斯光束光源，精準匹配實際激光器輸出模式，設定束腰半徑、光軸方向與能量分布。

相應地，光束截面分布顯示了著名的高斯基模外形。令人驚奇的是，該模式的功率為4.22W。該大小與2.4節得到結果相比，明顯高出了很多，4.2節中所有模式的總功率為6.87W。與硬邊光闌的結果相比，硬邊光闌條件下的輸出功率為4W，而超高斯光闌的輸出功率為4.22W，然而，x，y方向的光束質量改善到1。

相應地，光束截面分布顯示了著名的高斯基模外形。令人驚奇的是，該模式的功率為4.22W。該大小與2.4節得到結果相比，明顯高出了很多，4.2節中所有模式的總功率為6.87W。與硬邊光闌的結果相比，硬邊光闌條件下的輸出功率為4W，而超高斯光闌的輸出功率為4.22W，然而，x，y方向的光束質量改善到1。

高斯模的計算 102.9. 在模式圖中插入晶體 113. 調整腔參數 124. 激光腔特性分析工具 144.1. 激光腔穩定性分析 144.2. 高斯橫模的分布以及與泵浦光分布的重疊顯示 144.3. 計算激光功率輸出 155. 光束傳輸代碼（BPM） 16 1.