光學(xué)仿真工具可以全面剖析超短激光脈沖如何影響衍射光學(xué)元件的光束整形特性和能力。 }YiFiGf,
c[3x>f0 隨著超短脈沖（USP）激光器（也稱為超快激光器）在工業(yè)應(yīng)用中變得越來越普遍，特別是當(dāng)納秒脈沖USP激光器被更快的飛秒器件取代，使用衍射光學(xué)元件（DOE）的光束整形應(yīng)用變得更具挑戰(zhàn)性。 $E 8 }||d
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Z VirtualLab是由LightTrans International(Jena, Germany; 開發(fā)的物理光學(xué)仿真工具，可以用于大多數(shù)DOE元件（包括分束器和光束整形器）的仿真，利用這款軟件，我們在Holo / Or的團(tuán)隊(duì)研究了USP激光器對DOE功能的影響。研究發(fā)現(xiàn)盡管對于大多數(shù)光束整形器來說，DOE的影響可以忽略，但對于諸如基于光柵的DOE之類的大角度分束器，可以看到顯著的且不期望的色散效果。 @tRDKPh A58P$#)? 圖1. 對于m = 1且輸入光束直徑為4 mm的渦旋透鏡元件（a），對輸入800 nm高斯脈沖得到的結(jié)果（b）和輸入100 fs USP激光脈沖得到的結(jié)果（c）進(jìn)行比較，沒有明顯差異。
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. Y!dO@$: 對于許多應(yīng)用而言，DOE可以用于產(chǎn)生一些傳統(tǒng)的反射或折射光學(xué)元件無法達(dá)到的獨(dú)特光學(xué)功能，在系統(tǒng)配置方面更加靈活。與折射解決手段相比，DOE具有很多優(yōu)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。 A&ceuu
".pQM.T 操作原理非常簡單：對于準(zhǔn)直入射光束，輸出光束以預(yù)先設(shè)計(jì)的分離角度和強(qiáng)度出射DOE，通過光束整形器，激光束被聚焦成設(shè)計(jì)好的尺寸和形狀。 DOE的常見應(yīng)用包括醫(yī)療系統(tǒng)、測量以及科學(xué)/研究應(yīng)用——特別是DOE提供的激光束成形和均勻化技術(shù)對于材料加工至關(guān)重要1。 x*X {*?5@
mTL` 8hv? 雖然DOE用途廣泛，功能強(qiáng)大，但由于功能強(qiáng)烈依賴于光波波長2 ，其具有很高的色散效應(yīng)。當(dāng)使用USP激光器時，由于脈沖持續(xù)時間短，可能會產(chǎn)生異常的光譜特性，這一現(xiàn)象引起了人們的關(guān)注。由于工作波長不同于其標(biāo)稱值，USP的寬光譜范圍會對使用DOE的光束整形產(chǎn)生影響，因此當(dāng)使用一定范圍的波段而不是單個波長時，需要預(yù)測整形光斑將如何變化。 S
