激光束的無損變換

1、Research Center of Laser Fusion CAEP激光束的無損變換激光束的無損變換Lossless Transformation of Laser Beam Research Center of Laser Fusion CAEP 目錄1.背景背景2.高斯光束的變換高斯光束的變換3.環(huán)形光束的變換環(huán)形光束的變換4.任意光束的變換任意光束的變換5.小結(jié)小結(jié)Research Center of Laser Fusion CAEP 目錄1.背景背景2.高斯光束的變換高斯光束的變換3.環(huán)形光束的變換環(huán)形光束的變換4.任意光束的變換任意光束的變換5.小結(jié)小結(jié)Research Cen

2、ter of Laser Fusion CAEP 背景背景 利用激光束進(jìn)行工業(yè)加工需要各種特定的激光束強(qiáng)利用激光束進(jìn)行工業(yè)加工需要各種特定的激光束強(qiáng)度分布輪廓度分布輪廓 現(xiàn)有的工業(yè)加工用激光器大都只能產(chǎn)生少數(shù)特定的現(xiàn)有的工業(yè)加工用激光器大都只能產(chǎn)生少數(shù)特定的束強(qiáng)度分布輪廓束強(qiáng)度分布輪廓 將激光器輸出的特定激光束無損地變換成加工所需將激光器輸出的特定激光束無損地變換成加工所需要的特定束強(qiáng)度分布輪廓對(duì)于激光與目標(biāo)相互作用有要的特定束強(qiáng)度分布輪廓對(duì)于激光與目標(biāo)相互作用有重要的實(shí)用價(jià)值重要的實(shí)用價(jià)值Research Center of Laser Fusion CAEP 背景背景高斯光束高斯光束平頂光

3、束平頂光束環(huán)形光束環(huán)形光束矩形光束矩形光束高斯光束高斯光束平頂光束平頂光束環(huán)形光束環(huán)形光束矩形光束矩形光束圓形光束圓形光束圓形光束圓形光束激激 光光 束束作作 用用 束束Research Center of Laser Fusion CAEP 目錄1.背景背景2.高斯光束的變換高斯光束的變換3.環(huán)形光束的變換環(huán)形光束的變換4.任意光束的變換任意光束的變換5.小結(jié)小結(jié)Research Center of Laser Fusion CAEP 高斯光束高斯光束平頂光束平頂光束u 高斯激光束通過由兩個(gè)非球面透鏡組成的徑向變放高斯激光束通過由兩個(gè)非球面透鏡組成的徑向變放大率望遠(yuǎn)鏡可實(shí)現(xiàn)無損變換到平頂超高

4、斯光束。大率望遠(yuǎn)鏡可實(shí)現(xiàn)無損變換到平頂超高斯光束。u反之亦然反之亦然Design and performance of a refractive optical system that converts a Gaussian to a flattop beam，5488 APPLIED OPTICS Vol. 39，No. 30 ，2000Research Center of Laser Fusion CAEP 目錄1.背景背景2.高斯光束的變換高斯光束的變換3.環(huán)形光束的變換環(huán)形光束的變換4.任意光束的變換任意光束的變換5.小結(jié)小結(jié)Research Center of Laser Fusio

5、n CAEP 環(huán)形光束環(huán)形光束平頂光束平頂光束u 環(huán)形激光束通過由兩個(gè)軸錐鏡組成的光學(xué)變換器可環(huán)形激光束通過由兩個(gè)軸錐鏡組成的光學(xué)變換器可實(shí)現(xiàn)無損變換到圓形平頂光束。實(shí)現(xiàn)無損變換到圓形平頂光束。u反之亦然反之亦然Research Center of Laser Fusion CAEP 環(huán)形光束環(huán)形光束高斯光束高斯光束u 環(huán)形激光束通過由軸錐鏡組和徑向變放大率望遠(yuǎn)鏡環(huán)形激光束通過由軸錐鏡組和徑向變放大率望遠(yuǎn)鏡組成的級(jí)聯(lián)光學(xué)變換器可實(shí)現(xiàn)無損變換到高斯光束。組成的級(jí)聯(lián)光學(xué)變換器可實(shí)現(xiàn)無損變換到高斯光束。u反之亦然反之亦然Research Center of Laser Fusion CAEP 目錄1

6、.背景背景2.高斯光束的變換高斯光束的變換3.環(huán)形光束的變換環(huán)形光束的變換4.任意光束的變換任意光束的變換5.小結(jié)小結(jié)Research Center of Laser Fusion CAEP 任意光束任意光束任意光束任意光束n 由兩個(gè)間隔一定距離的特殊設(shè)計(jì)的連續(xù)相位板（由兩個(gè)間隔一定距離的特殊設(shè)計(jì)的連續(xù)相位板（Continue Continue phase platephase plate）構(gòu)成的光學(xué)變換器，可以將任意形狀激光束）構(gòu)成的光學(xué)變換器，可以將任意形狀激光束無損變換得到另一任意形狀的光束無損變換得到另一任意形狀的光束n 反之亦然反之亦然n 矩形光束到圓形光束的變換可以看作任意光束變換

7、的特例矩形光束到圓形光束的變換可以看作任意光束變換的特例LP1P2in1out2AinAoutAin,f fin+F F1距離距離L傳輸變換傳輸變換Aout,F2F2* *+F F2Aout,f foutResearch Center of Laser Fusion CAEP 連續(xù)相位板變換光束連續(xù)相位板變換光束 GS GS算法算法 遺傳算法遺傳算法 模擬退火算法模擬退火算法Research Center of Laser Fusion CAEP 例子例子X / mY / mPV=6.66waves GRMS=1.79waves/cm -0.15-0.1-0.0500.050.10.15-0.

8、15-0.1-0.0500.050.10.15-2-10123傳傳 輸輸CPPResearch Center of Laser Fusion CAEP 目錄1.背景背景2.高斯光束的變換高斯光束的變換3.環(huán)形光束的變換環(huán)形光束的變換4.任意光束的變換任意光束的變換5.小結(jié)小結(jié)Research Center of Laser Fusion CAEP 小結(jié)小結(jié)u 利用徑向變放大率望遠(yuǎn)鏡可以實(shí)現(xiàn)高斯光束與平頂光束之間利用徑向變放大率望遠(yuǎn)鏡可以實(shí)現(xiàn)高斯光束與平頂光束之間的無損變換的無損變換u 利用軸錐鏡對(duì)可以實(shí)現(xiàn)環(huán)形光束與平頂光束之間的無損變換利用軸錐鏡對(duì)可以實(shí)現(xiàn)環(huán)形光束與平頂光束之間的無損變換u 利用徑向變放大率望遠(yuǎn)鏡和軸錐鏡對(duì)的組合可以實(shí)現(xiàn)高斯光利用徑向變放大率望遠(yuǎn)鏡和軸錐鏡對(duì)的組合可以實(shí)現(xiàn)高斯光束與環(huán)形光束之間的無損變換束與環(huán)形光束之間的無損變換u 利用特殊的相位板對(duì)可以實(shí)現(xiàn)圓形光束與矩形光束之間的無利用特殊的相位板對(duì)可以實(shí)現(xiàn)圓形光束與矩形光束之間的無損變換損變換u 利用上述幾種手段