Lossless Transformation of Laser Beam

Presentation on theme: "Lossless Transformation of Laser Beam"— Presentation transcript:

1 Lossless Transformation of Laser Beam
2013年9月5日 深圳 激光束的无损变换 Lossless Transformation of Laser Beam 隋 展 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心

2 目录 背景 高斯光束的变换 环形光束的变换 任意光束的变换 小结

3 目录 背景 高斯光束的变换 环形光束的变换 任意光束的变换 小结

4 利用激光束进行工业加工需要各种特定的激光束强 度分布轮廓
背景 利用激光束进行工业加工需要各种特定的激光束强 度分布轮廓 现有的工业加工用激光器大都只能产生少数特定的 束强度分布轮廓 将激光器输出的特定激光束无损地变换成加工所需 要的特定束强度分布轮廓对于激光与目标相互作用有 重要的实用价值

5 高斯光束 高斯光束 平顶光束 平顶光束 环形光束 环形光束 矩形光束 矩形光束 圆形光束 圆形光束
背景 高斯光束 高斯光束 激 光 束 作 用 束 平顶光束 平顶光束 环形光束 环形光束 矩形光束 矩形光束 圆形光束 圆形光束

6 目录 背景 高斯光束的变换 环形光束的变换 任意光束的变换 小结

7 高斯光束→平顶光束 高斯激光束通过由两个非球面透镜组成的径向变放大率望远镜可实现无损变换到平顶超高斯光束。 反之亦然
Design and performance of a refractive optical system that converts a Gaussian to a flattop beam， 5488 APPLIED OPTICS Vol. 39，No. 30 ，2000

8 目录 背景 高斯光束的变换 环形光束的变换 任意光束的变换 小结

9 环形光束→平顶光束 环形激光束通过由两个轴锥镜组成的光学变换器可实现无损变换到圆形平顶光束。 反之亦然

10 环形光束→高斯光束 环形激光束通过由轴锥镜组和径向变放大率望远镜组成的级联光学变换器可实现无损变换到高斯光束。 反之亦然

11 目录 背景 高斯光束的变换 环形光束的变换 任意光束的变换 小结

12 任意光束→任意光束 由两个间隔一定距离的特殊设计的连续相位板（Continue phase plate）构成的光学变换器，可以将任意形状激光束无损变换得到另一任意形状的光束 反之亦然 矩形光束到圆形光束的变换可以看作任意光束变换的特例 P1 P2 Φ2 Φ1 Aout Ain φin φout L 距离L传输变换 [Ain,fin]+[F1] [Aout,F2*]+[F2] [Aout,fout]

13 连续相位板变换光束 GS算法 遗传算法 模拟退火算法
当对输入电场E加上CPP位相后做傅里叶变换，判断远场的电场分布是否满足所需要的焦斑形状，如果是，则输出得到CPP相位分布，如果不是，则将远场分布改写为所需焦斑电场，再次进行傅里叶反变换，得到近场电场，将近场电场替换为输入近场，每次循环中相位保持不变，而输出电场强度在输入强度与理想强度之间变换，如此循环，最后得到CPP的相位分布

14 例子 CPP 传 输

15 目录 背景 高斯光束的变换 环形光束的变换 任意光束的变换 小结

16 小结 利用径向变放大率望远镜可以实现高斯光束与平顶光束之间的无损变换 利用轴锥镜对可以实现环形光束与平顶光束之间的无损变换
利用径向变放大率望远镜和轴锥镜对的组合可以实现高斯光束与环形光束之间的无损变换 利用特殊的相位板对可以实现圆形光束与矩形光束之间的无损变换 利用上述几种手段的组合可以实现大多数常见光束之间的无损变换 利用相位板对可以实现任意光束的无损变换

17 谢 谢！