一.概述 bKQho31a'
在八十五課中，我們了解了激光光斑整形的重要性，并成功的將橢圓光斑整形成為了圓形光斑，實(shí)際上在激光的加工工藝中，光斑的外形整形往往只是其中的一部分，我們還往往要對(duì)能量進(jìn)行整形處理。 I!sT=w8V
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圖一 激光能量勻化 FZHA19Kb
常見(jiàn)激光光斑能量分布符合高斯分布，隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)整形光斑的能量部分模型描述逐漸從平頂光束變成了更為精確的超高斯光束模型。 JVc{vSa!rm
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圖示為具有1、2、3、4、5時(shí)不同階數(shù)的超高斯分布情況，可以看到隨著m值的不斷上升，輻射的出射度曲線變化慢慢接近平均水平。可見(jiàn)對(duì)能量的整形，傾向是在光斑的分布內(nèi)趨于均勻。 =XP[3~
今天我們就通過(guò)前面課程所學(xué)，將圓形的激光光斑整形成方形的，并對(duì)光斑進(jìn)行勻化。 * ,hhX
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二. 設(shè)計(jì)要求 l(t&<O(m9
波長(zhǎng)：He-Ne光。 pXk^EV0
入射光束：圓形光斑，束腰350um。 }%|ewy9|CW
出射光束:方形光斑，尺寸在7*7mm。 ^hIdmTf6
結(jié)構(gòu)緊湊，整形系統(tǒng)不超過(guò)50mm。 ;*(-8R/
準(zhǔn)直出射。 u^Q`xd1
在物方向?qū)е性O(shè)置高斯光束的尺寸大小，在系統(tǒng)參數(shù)中更改追跡，將Y-Z平面追跡更改為Y-Z與X-Z同時(shí)追跡。設(shè)置好的初始結(jié)構(gòu)如下所示。 8u[_t.y4m
初始鏡頭 kK? SG3
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通過(guò)像質(zhì)分析>光線追蹤>真實(shí)光線追蹤查看入射光斑，我們分別查看（0，1）與（1，0），（1，0）與（0，1）代表了射線在歸一化光瞳上的實(shí)際坐標(biāo)，輸入相應(yīng)坐標(biāo)則會(huì)追蹤相應(yīng)的光線。 6D;N.wDZ
V b0T)C
先嘗試?yán)弥骁R將光斑整形為正方形，在優(yōu)化宏中添加柱面的G系數(shù)作為變量，執(zhí)行優(yōu)化，隨后在新建宏中輸入命令：DPROP P 0 0 6 GEOM 3 L RESAMPLE
G l~l
此時(shí)得到如下光斑圖。 )Qbd/zd\U
gmGK3am
可以看到柱面鏡對(duì)邊緣的形狀整形能力偏弱，接下來(lái)我們加入 DOE 面型對(duì)光斑進(jìn)行整形，DOE 面型能令光學(xué)系統(tǒng)簡(jiǎn)潔緊湊。 N^L@MR-
在數(shù)據(jù)表中修改 DOE 面型，注意這里我們使用了 USS25 面型，因?yàn)椴榭疵嫘妥兞繀?shù)，我們發(fā)現(xiàn)只有 USS25 面型滿足了非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的變量參數(shù)，光斑要求是方形，因此我們需要選擇 USS25 面型作為 DOE 面型。將參數(shù)變量加入優(yōu)化宏中，執(zhí)行優(yōu)化隨后繼續(xù)輸入命令：DPROP P 0 0 6 GEOM 3 L RESAMPLE D-gH_ff<]9
此時(shí)得到的光斑圖如下： KkJqqO"EL
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#K |l*
可以看到光斑成功被整形成了正方形，這意味著我們對(duì)外形的整形已經(jīng)完成，接下來(lái)我們要對(duì)能量進(jìn)行整形，在優(yōu)化宏中繼續(xù)添加指令，令光斑變得勻化。 /v{+V/'+
執(zhí)行優(yōu)化后輸入命令：DPROP P 0 0 6 GEOM 3 L RESAMPLE /_ C2O"h
得到的光斑圖如下圖所示： G Y~$<^AK
優(yōu)化宏 wI%M3XaBws
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此時(shí)光斑被整形成正方形，同時(shí)能量分布也比較均勻。 |2(q 9j
查看最終結(jié)構(gòu)的 PAD 圖 fLDrit4_Q
最終鏡頭結(jié)構(gòu)圖 oTw!#Re)
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]M?i: A$B
出射光斑呈現(xiàn)平行出射。在查看數(shù)據(jù)表，查看整形系統(tǒng)的總長(zhǎng)以及是否達(dá)到整形要求。 R N$vKJk
TGCB=e
我們可以看到系統(tǒng)總長(zhǎng)小于50mm，并且整形光斑半寬Y向與X向均在3.5mm，完成了設(shè)計(jì)需求。
