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研究發現，自聚焦效應會導致穿透剖面變窄，本例對比了以下四種情況：（1）理想的高斯光束聚焦（2）經過吸收之后的理想高斯光束聚焦（3）經過吸收和自聚焦效應之后的理想高斯光束聚焦（4）經過吸收和自聚焦效應之后的帶有像差的高斯光束聚焦圖1 模擬示意圖模擬結果圖2 初始理想高斯光束光強分布圖3 理想高斯光束的成像切片

研究發現，自聚焦效應會導致穿透剖面變窄，本例對比了以下四種情況：（1）理想的高斯光束聚焦（2）經過吸收之后的理想高斯光束聚焦（3）經過吸收和自聚焦效應之后的理想高斯光束聚焦（4）經過吸收和自聚焦效應之后的帶有像差的高斯光束聚焦 圖1.模擬示意圖 模擬結果 圖2.初始理想高斯光束光強分布圖3.理想高斯光束的成像切片

研究發現，自聚焦效應會導致穿透剖面變窄，本例對比了以下四種情況：（1）理想的高斯光束聚焦（2）經過吸收之后的理想高斯光束聚焦（3）經過吸收和自聚焦效應之后的理想高斯光束聚焦（4）經過吸收和自聚焦效應之后的帶有像差的高斯光束聚焦 圖1.模擬示意圖 圖2. 初始理想高斯光束光強分布 圖3.

研究發現，自聚焦效應會導致穿透剖面變窄，本例對比了以下四種情況：（1）理想的高斯光束聚焦（2）經過吸收之后的理想高斯光束聚焦（3）經過吸收和自聚焦效應之后的理想高斯光束聚焦（4）經過吸收和自聚焦效應之后的帶有像差的高斯光束聚焦 圖1.模擬示意圖 模擬結果 圖2. 初始理想高斯光束光強分布圖3.

圖5.介質中存在吸收同時考慮自聚焦效應時理想高斯光束的成像切片 圖6.介質中存在吸收同時考慮自聚焦效應時帶像差高斯光束的成像切片

研究發現，自聚焦效應會導致穿透剖面變窄，本例對比了以下四種情況：（1）理想的高斯光束聚焦（2）經過吸收之后的理想高斯光束聚焦（3）經過吸收和自聚焦效應之后的理想高斯光束聚焦（4）經過吸收和自聚焦效應之后的帶有像差的高斯光束聚焦 圖1.模擬示意圖 模擬結果 圖2.初始理想高斯光束光強分布

因此，即使是非常小的小孔，大多數的光束將會通過透鏡焦點處的小孔。FRED有一種方法可以準確的模擬小孔孔徑的處的衍射效應：場剪裁和相干場合成。 圖4 顯示了對應的主光線和二級光線的高斯子光束輪廓和傳播 下面的步驟描述了精確模擬空間濾波器效應的過程： 1. 一個虛設平面被放置在小孔的位置處。平面的中心不應該有孔；否則，在步驟3中的光線不會停止這個表面上。

光束整形器常和準直透鏡，聚焦透鏡，光束擴束器和傅里葉透鏡一起使用。光學分辨率一般由透鏡系統控制，而強度分布由衍射光束整形器控制。光束整形器可以產生如下的光分布：? 矩形和圓形高帽? 均勻線形光斑? 環形模式? 厄米高斯和拉蓋爾高斯模式? 任意的2D強度圖案光束整形器元件產生的高帽輪廓環形模式

光鑷是一種科學儀器，它利用高度聚焦的光束在亞微觀水平上操縱物體，可以用來抓取單個細胞或分子，因此在生物學、醫學和納米化學中有許多應用。為了確保這些設置的正常功能，所用光束在整個聚焦過程中需要具有穩定的結構。雖然多種不同的基本高斯模式，Hermite或Laguerre高斯模式是該任務的良好選擇，但Chu等人首先提出的設置[Opt.

由于 BK-7 中占主導地位的三階材料非線性，折射率隨單色輸入光的光束強度(I)的函數變化如下： 其中，n0 是折射率的常數（線性）部分，γ 是非線性折射率系數，I 是光束強度。 空間高斯發射的光束產生了折射率的空間高斯分布，峰值在中心并徑向向外減小。這種折射率分布使得光束在穿過晶體的過程中更加集中在中心。這種現象被稱為自聚焦 ，特別是因為源光束自身的聚焦。

激光器的亮度，或者更準確地說，其輻射度，是由其輸出功率和光束質量共同決定的。 注意，“光束質量”一詞有時具有定性含義，與上文討論的聚焦性關系不大。在某些應用中，獲得如高斯形狀的平滑的光束強度曲線是至關重要的，而光束發散則無關緊要。

因此，與相似光束尺寸高斯光束相比，貝塞爾光束在焦區域內有更高的焦深和較小的發散角。為了對比焦深，將其定義為距離，即束腰（定義為HWHM）與因子√2的乘積。為了比較焦深，計算了高斯TEM00模以作為參考，所有光束的焦面上，其光束束腰與貝塞爾光束束腰類似。作為對比，計算處的兩者的束腰和焦深在下表中列出。

由于鏡頭材料的體吸收或表面膜層帶來的吸收效應，將導致在光學系統中由于激光能量吸收所產生的影響也顯而易見，大功率激光器系統帶來的激光能量加熱會降低此類光學系統的性能。為了確保焦距穩定性和激光光束的尺寸和質量，有必要對這種效應進行建模。在本系列的 5 篇文章中，我們將對激光加熱效應進行仿真，包括由于鏡頭材料溫度升高而引起的折射率變化，以及由機械應力和熱彈性效應造成的結構變形。

紅線給出了自聚焦的臨界功率。當峰值功率為 5 MW 時（在石英光纖中），會發生嚴重的自聚焦效應：收縮強度剖面進一步增加自聚焦效應，進而導致更多的收縮，最終剖面完全崩潰。極高的強度隨后會破壞光纖；一個超短脈沖就足夠如此。自聚焦也會使多模光纖的高階模失穩。圖 5 給出了一個例子，其中功率為 4 MW的光束以 LP 11 模式在光纖中傳輸時（不考慮光纖非線性的情況下計算得出）。

這導致USP激光器呈現時間色散效應。對于中心波長為800nm的高斯脈沖，典型的脈沖展寬為Δλ= 1 nm，對應于1000 fs脈沖，Δλ= 10 nm對應于100 fs脈沖。 光束整形與分束 DOE產品有兩個主要系列：分束器和光束整形器。分束器是用于將單個激光束分成幾個具有不同能量水平和傳播角度光束的DOE。

摘要 熱透鏡效應描述了由高功率入射激光束的熱力梯度引起的介質折射率的不均勻性。對于具有特定參數的高斯光束，折射率在數學上表示為溫度和輸入功率的函數[W. Koechener, Appl. Opt. 9, 2548-2553 (1970)]。這個案例展示了當輸入功率變化時，熱透鏡焦距以及聚焦光束直徑的變化。這個例子發表在[H. Zhong, J. Opt. Soc.

與折射解決手段相比，DOE具有很多優勢，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：對于準直入射光束，輸出光束以預先設計的分離角度和強度出射DOE，通過光束整形器，激光束被聚焦成設計好的尺寸和形狀。

使用聚焦激光快速加熱材料常被用于各種應用中，包括在半導體加工行業。這篇文章，我們將研究具有周期性脈沖強度的高斯輪廓激光束，用于加熱沉積在硅襯底上的兩種不同的半透明材料。為了建立這個模型，我們將使用溫度場和比爾-朗伯定律求解一個多物理場建模問題。然后，我們將進一步探討這個模型，看看如何設置它。

摘要 熱透鏡效應描述了由高功率入射激光束的熱力梯度引起的介質折射率的不均勻性。對于具有特定參數的高斯光束，折射率在數學上表示為溫度和輸入功率的函數[W. Koechener, Appl. Opt. 9, 2548-2553 (1970)]。這個案例展示了當輸入功率變化時，熱透鏡焦距以及聚焦光束直徑的變化。

由于鏡頭材料的體吸收或表面膜層帶來的吸收效應，將導致在光學系統中由于激光能量吸收所產生的影響也顯而易見，大功率激光器系統帶來的激光能量加熱會降低此類光學系統的性能。為了確保焦距穩定性和激光光束的尺寸和質量，有必要對這種效應進行建模。