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案例97.01 此案例演示了如何設(shè)計(jì)一個(gè)衍射光束整形器來(lái)將高斯激光束重塑到donut模式。

案例97.01 此案例演示了如何設(shè)計(jì)一個(gè)衍射光束整形器來(lái)將高斯激光束重塑到donut模式。

案例97.01 此案例演示了如何設(shè)計(jì)一個(gè)衍射光束整形器來(lái)將高斯激光束重塑到donut模式。

對(duì)于每種DOE，可以對(duì)包括高斯光源（單一波長(zhǎng)或光譜），DOE，消色差聚焦透鏡和焦平面處用于觀察結(jié)果的虛擬屏幕等進(jìn)行光學(xué)設(shè)置。然后光通過(guò)設(shè)置使用傳統(tǒng)的光線追跡（一種遠(yuǎn)場(chǎng)物理光學(xué)傳播工具）傳播，為了便于示范，選擇不同的入射光束直徑來(lái)突出可能產(chǎn)生的結(jié)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(zhuǎn)換成一個(gè)donut或者方形能量環(huán)。

對(duì)于每種DOE，可以對(duì)包括高斯光源（單一波長(zhǎng)或光譜），DOE，消色差聚焦透鏡和焦平面處用于觀察結(jié)果的虛擬屏幕等進(jìn)行光學(xué)設(shè)置。然后光通過(guò)設(shè)置使用傳統(tǒng)的光線追跡（一種遠(yuǎn)場(chǎng)物理光學(xué)傳播工具）傳播，為了便于示范，選擇不同的入射光束直徑來(lái)突出可能產(chǎn)生的結(jié)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(zhuǎn)換成一個(gè)donut或者方形能量環(huán)。

FRED具有使用高斯子束模擬相干光傳輸?shù)哪芰ΑＴ摲椒ㄟm用于光線在自由空間傳播，剪裁光束的光學(xué)元件應(yīng)該小心處理。正如空間濾波器，非常小的孔徑需要光場(chǎng)的重新合成以精確的模擬光束的剪裁。使用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，Gabor分解已經(jīng)證實(shí)可以準(zhǔn)確的模擬激光系統(tǒng)中空間濾波器的影響。Gabor分解的其他應(yīng)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?shù)哪芰ΑＴ摲椒ㄟm用于光線在自由空間傳播，剪裁光束的光學(xué)元件應(yīng)該小心處理。正如空間濾波器，非常小的孔徑需要光場(chǎng)的重新合成以精確的模擬光束的剪裁。使用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，Gabor分解已經(jīng)證實(shí)可以準(zhǔn)確的模擬激光系統(tǒng)中空間濾波器的影響。Gabor分解的其他應(yīng)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(shè)泵浦光為超高斯平頂分布，假設(shè)泵浦光線在與棒軸垂直的平面上傳播。慢軸的發(fā)散可以近似考慮成增加了二極管條長(zhǎng)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(lái)計(jì)算，快軸上泵浦光的發(fā)散角可以用這個(gè)式子來(lái)計(jì)算： 快軸輪廓假定是超高斯形的，也就是說(shuō)垂直棒軸的強(qiáng)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(duì)于相同的光束質(zhì)量，非單色光束的強(qiáng)度分布可能更平滑：雖然每個(gè)波長(zhǎng)分量都有一個(gè)復(fù)雜的分布，但這些波動(dòng)可以平均成一個(gè)平滑的整體分布。（特別是對(duì)于非單色光束，平滑的強(qiáng)度分布并不表示光束質(zhì)量高。）

?因此，我們使用測(cè)量的半徑作為腰束半徑（消除發(fā)散角）來(lái)生成一個(gè)高斯光束。?之后，將接收?qǐng)鲛D(zhuǎn)換成一個(gè)透射函數(shù)。?將該傳輸函數(shù)用作光闌（在一個(gè)透射函數(shù)元件中）。 結(jié)果：光束質(zhì)量?jī)?yōu)化?由于通過(guò)高斯孔徑傳播，光束顯示出理想高斯形狀。?因此，M2值在兩個(gè)方向上幾乎都是1。 ?然而，光束半徑是略有減少。

模式像散轉(zhuǎn)換器VirtualLab Fusion光線追跡結(jié)果場(chǎng)追跡的結(jié)果如圖8所示：可以看到將3階渦旋光轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器VirtualLab Fusion場(chǎng)追跡結(jié)果（右）

背景介紹在光學(xué)成像、激光加工、粒子操控和光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等領(lǐng)域，焦深（Depth of Focus, DOF）與橫向分辨率之間的矛盾是與生俱來(lái)的。對(duì)于傳統(tǒng)的高斯光束照明，焦深與數(shù)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(dǎo)致焦深急劇縮短。

Gabor 分解的其他應(yīng)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(yīng)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(shè)泵浦光為超高斯平頂分布，假設(shè)泵浦光線在與棒軸垂直的平面上傳播。慢軸的發(fā)散可以近似考慮成增加了二極管條長(zhǎng)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(lái)計(jì)算，快軸上泵浦光的發(fā)散角可以用這個(gè)式子來(lái)計(jì)算：快軸輪廓假定是超高斯形的，也就是說(shuō)垂直棒軸的強(qiáng)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(shè)計(jì)三、Ansys Zemax 照明設(shè)計(jì)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(qū)別03. SC, NSC 和POP之間激光模型的區(qū)別04. 近軸高斯光束和傾斜高斯光束05.

案例設(shè)置與操作模型構(gòu)建采用 OAS 軟件序列光線追跡模式，構(gòu)建擴(kuò)束準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)，由負(fù)透鏡與正透鏡組合而成，無(wú)內(nèi)部實(shí)焦點(diǎn)，適配高功率激光應(yīng)用場(chǎng)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(cè)器設(shè)置在軟件光源模塊中創(chuàng)建高斯光束光源，精準(zhǔn)匹配實(shí)際激光器輸出模式，設(shè)定束腰半徑、光軸方向與能量分布。

相應(yīng)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(jié)得到結(jié)果相比，明顯高出了很多，4.2節(jié)中所有模式的總功率為6.87W。與硬邊光闌的結(jié)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(zhì)量改善到1。

相應(yīng)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(jié)得到結(jié)果相比，明顯高出了很多，4.2節(jié)中所有模式的總功率為6.87W。與硬邊光闌的結(jié)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(zhì)量改善到1。

高斯模的計(jì)算 102.9. 在模式圖中插入晶體 113. 調(diào)整腔參數(shù) 124. 激光腔特性分析工具 144.1. 激光腔穩(wěn)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(jì)算激光功率輸出 155. 光束傳輸代碼（BPM） 16 1.