一种用于实现高斯光束整形为平顶光束的方法

摘要

一种用于实现高斯光束整形为平顶光束的方法，本发明涉及非成像光学领域，尤其涉及一种用于将高斯光束整形为平顶光束的方法。本发明是要解决全局算法计算时间长，局部算法初始相位的设定对结果影响很大的问题，而提供了一种用于实现高斯光束整形为平顶光束的方法。（1）确定高斯光束的直径D1，平顶光束的直径D2，以及两个光学元件的间距L；（2）根据能量守恒计算平顶光束的光强；（3）根据光线追迹建立一一对应关系；（4）计算光线偏角；（5）确定整形元件的初始相位分布；（6）确定相位校正元件的初始相位分布；（7）局部算法优化计算相位分布。本发明应用于非成像光学领域。

主权项

1.一种用于实现高斯光束整形为平顶光束的方法，其特征在于用于实现高斯光束整形为平顶光束的方法按以下步骤实现：（1）确定高斯光束的直径D₁，平顶光束的直径D₂，以及两个光学元件的间距L：若激光高斯光束的半径为R₁，则D₁=2R₁；若需求的平顶光束的半径为R₂，则D₂=2R₂；为保证经过光学整形元件后的光线的偏角尽可能的小，一般取L≥D₁；（2）根据能量守恒计算平顶光束的光强；（3）根据光线追迹建立一一对应关系；（4）计算光线偏角：由几何关系，可以确定$\sin \theta =\frac{r_2-r_1}{L};$（5）确定整形元件的初始相位分布：由光程函数与光线偏角间的关系，可以得到$\frac{d{\phi }_1\left(r_1\right)}{{\mathrm{dr}}_1}=\sin \theta$对上式积分，得到整形元件的初始相位分布；（6）确定相位校正元件的初始相位分布；（7）局部算法优化计算相位分布：利用光线追迹求得整形元件和相位校正元件的初始相位分布和后，将其作为局部算法的初始量，通过GS算法优化计算，最后求得优化后的相位分布，即完成了利用光线追迹法和局部算法求得整形元件和相位校正元件的相位，实现了高斯光束整形为平顶光束。