用于光束匀滑的连续相位板设计

温圣林; 杨春林; 周礼书; 许乔

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

用于光束匀滑的连续相位板设计

温圣林 , 杨春林 , 周礼书 , 许乔

文章导航 > 激光技术 > 2009 > 33(1): 91-93,96

引用本文:

Citation:

用于光束匀滑的连续相位板设计

1.
成都精密光学工程研究中心, 成都, 610041

作者简介: 温圣林(1980- ),男,研究实习员,主要从事衍射光学理论设计和加工技术的研究;E-mail:shenglinwen@163.com.

中图分类号: TH741.6

Design of the continuous phase plates for beam smoothing

1.
Chengdu Fine Optical Engineering Research Center, Chengdu 610041, China
CLC number: TH741.6

摘要: 为了满足大型激光装置中驱动源聚焦光斑的均匀光强分布、高能量利用率和小旁瓣等特殊要求,提出了采用追迹法和改进G-S算法相结合的连续相位板设计方法。进一步采用衍射积分方法模拟了该连续相位板的光学性能,计算得到其产生的焦斑具有类似24阶超高斯分布,其顶部光强均方差σRMS=0.35%、顶部调制度γ=1.33%、能量利用率η=99.79%。结果表明,该方法不仅具有追迹法计算简单、运算量小的优点,而且克服了G-S算法容易陷入局部最优的缺点。采用该方法设计的连续分布,解决了加工难题,从而也提高了相位板的匀滑性能。
- 光学设计与制造 /
- 连续相位板 /
- 追迹法 /
- G-S算法 /
- 光束匀滑
Abstract: Aiming at the special requirements such as homogeneous intensity, high ratio of applied energy and small sidelobe for the focal spot of drive source in large-sized laser device, a hybrid method based on geometrical transformation and modified Gerchberg-Saxton (G-S) algorithm was proposed to design continuous phase plates(CPP).The performance of the CPP was verified by means of diffraction numerical integrating method and the result showed that the CPP obtained good 24th-order super-Gaussian fit with diffractive efficiency up to 99.79%, top mean square error of 0.35% and top modulation of 1.33%.This method is fast and avoiding the shortcoming that the G-S result is easy to trap in local optimum.Moreover, the designed plate is fully continuous, so the plate is easy to be fabricated and improves the smoothing performance of the plate.
- optical design and fabrication /
- continuous phase /
- plates geometrical transformation /
- G-S algorithm /
- beam smoothing

[1]	XIE Y J,LIU J R,ZHAO X Q.Laser beam smoothing and uniform illumination in ICF[J].Laser Teehnology,2001,25(6):454-459(in Chinese).
[2]	WEGNER P,AUERBACH J,BIESIADA T,et al.NIF final optics system:frequency conversion and beam conditioning[J].Proe SPIE,2004,5341:180-189.
[3]	NEAUPORT J,RIBEYRE X,DAURIOS J,et al.Design and optical characterization of a large continuous phase plate for laser integration line and laser megajoule facilities[J].Appl Opt,2003,42(13):2377-2382.
[4]	LIN Y,KESSLER T J,LAWRENCE G N.Design of continuous surface-relief phase plates by surface-based simulated annealing to achieve control of focal-plane irradianee[J].Opt Lett,1996,21(20):1703-1705.
[5]	MENAPACE J A,DIXITS N,FRANCOISYG,et al.Mngnetorheololgical finishing for imprinting continuous phase plate structure onto optical surflaces[J].SPIE,2003,5273.220-230.
[6]	LIY P,ZHOUQG,ZHAO YQ.Improving PMA and IO algorithm for annular Gaussian beam unifonn illumination[J].SPIE,2003,5175:194-201.
[7]	TAN QF,YANY B,JING F,et al.Continuous phase diffractive optical element to realize uniform target illumination in inertial confinement fusion(ICF)[J].SPIE,1999,3740:424-447.
[8]	GERCHBERG R W,SAXTON W O.A practical algorithm for the determination of phase from image and diffraction plane pictures[J].Optik.1972.35(2):237-246.
[9]	FIENUP J R.Phase retrieval algorithms:a comparison[J].Appl opt,1982,21(15):2758-2769.
[10]	YANG G Z,GU B Y.On the amplitude-phase retrieval problem in the optical system[J].Acta Physic Siniea,1981,30(3):410-413 (in Chinese).
[11]	GU B Y,YANG Z.On the phase retrieval problem in optical and electronic microscopy[J].Acta Optiea Siniea,1981,1(1):517-522(in Chines).
[12]	KIRKAPATRICK S.Optimization by simulated annealing[J].Seience,1983,220(4598):671-680.
[13]	LIN Y.Distributed phase phtes for super-Gaussian focal-plane irradionce profiles[J].Opt Lett,1995,20(7):764-766.
[14]	BENNETT A P,SHAPIRO J L.Analysis of genetic algorithms using statistical mechanics[J].Phys Rev Lett,1994,72(9):1305-1309.
[15]	FENG D,TAN Q F,YAN Y B,et al.Anew hybrid algorithm for designing the continuous phase screen used for beam shaping[J].SPIE,2001,4443:16-23.
[16]	DONG M F,SONG X X,LI S.The designation and exper iment of the DOE applied to shape the laser beamt o square frsme shape[J].Laser Technology,2005,29(2):169-182(in Chinese).
[17]	WEN Sh L,SU J Q,DONG J,et al.Spheric long-fecal-depth lens[J].Opt Commun,2007,278(1):14-16.

[1]	黄威 , 尉昊赟 , 李岩 . 双复眼透镜间相对位置误差对光束匀化的影响. 激光技术, 2013, 37(1): 11-15. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.O1.003
[2]	罗铂靓 , 王成程 , 杜惊雷 , 马驰 . 用二元位相光栅进行激光束叠加的研究. 激光技术, 2006, 30(4): 381-384,389.
[3]	巩盾 , 王红 , 田铁印 , 袁钾光 . 大功率激光扩束器的光学设计. 激光技术, 2009, 33(4): 426-428,436. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.04.027
[4]	于远航 , 王文生 . 折衍混合紫外告警光学系统设计. 激光技术, 2012, 36(3): 421-423,427.
[5]	孙浩 , 唐勇 , 李京展 , 贾天祥 , 杨铭 , 张远健 , 柴利飞 , 陈宝莹 . 硬盘盘片表面疵病检测装置的光学系统设计. 激光技术, 2012, 36(1): 118-119,123. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.01.030
[6]	田静怡 , 巩马理 , 闫平 , 崔瑞桢 . CD物镜工程化设计中的若干问题. 激光技术, 2006, 30(1): 31-33,49.
[7]	钱晓峰 , 陈涛 , 祁恒 . 准分子激光刻蚀可变焦光路设计研究. 激光技术, 2007, 31(3): 262-264.
[8]	宋德君 , 谢康 , 肖峻 . 基于有限元光子晶体光纤的模场与色散分析. 激光技术, 2012, 36(1): 111-113,117. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.01.028
[9]	李雷 , 肖峻 , 张芬 , 陶宁 . 一种光子晶体开放腔的特性研究. 激光技术, 2011, 35(3): 312-314,411. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.03.007
[10]	杨智 , 戴一帆 , 王贵林 . 小波在基于功率谱密度特征曲线评价中的应用. 激光技术, 2007, 31(6): 627-629.
[11]	杨智 , 戴一帆 , 张沛 . 折衍混合在长焦物镜中的应用研究. 激光技术, 2007, 31(2): 206-208.
[12]	耿雪 , 刘晓娟 , 韩克祯 , 付圣贵 , 秦华 . 椭圆截面离心率渐变的导管光线3维追迹设计. 激光技术, 2013, 37(2): 231-234. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.02.023
[13]	王润轩 . 一种变折射率光学系统光线追迹的新方法. 激光技术, 2004, 28(6): 664-666.
[14]	陶向阳 , 涂海华 , 吕百达 . H-G光束经内含光阑光学系统传输的递推算法. 激光技术, 2003, 27(5): 447-449,452.
[15]	王超 , 冯国英 , 杨浩 , 周情 , 李玮 , 苏娟 . 用光线追迹法计算半锥形多模光纤的耦合效率. 激光技术, 2008, 32(4): 434-436,440.
[16]	李升辉 , 孙祥仲 . 采用相位板的中波红外共形光学系统设计. 激光技术, 2022, 46(2): 283-287. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.02.021
[17]	赵存华 , 樊仲维 . 一种LD侧面抽运固体激光棒光线追迹的数值计算. 激光技术, 2005, 29(4): 404-406.
[18]	钟丽云 , 杨齐民 , 王翊 , 宫爱玲 , 张文碧 . 光学三角法实时测量金属板厚. 激光技术, 1998, 22(3): 136-139.
[19]	尚庆虎 , 于美文 . 光折变晶体四波混频在图象实时加减及动态追迹显示中的应用. 激光技术, 1991, 15(3): 133-138.
[20]	谭中奇 , 龙兴武 . 用于连续波腔衰荡法测量的LD驱动电路设计. 激光技术, 2008, 32(1): 27-29,56.

点击查看大图

计量

文章访问数: 4113
HTML全文浏览量: 554
PDF下载量: 174
被引次数: 0

用于光束匀滑的连续相位板设计

作者简介: 温圣林(1980- ),男,研究实习员,主要从事衍射光学理论设计和加工技术的研究;E-mail:shenglinwen@163.com

1. 成都精密光学工程研究中心, 成都, 610041

收稿日期: 2007-12-17
录用日期: 2008-03-13
网络出版日期: 2009-02-25

关键词:

摘要: 为了满足大型激光装置中驱动源聚焦光斑的均匀光强分布、高能量利用率和小旁瓣等特殊要求,提出了采用追迹法和改进G-S算法相结合的连续相位板设计方法。进一步采用衍射积分方法模拟了该连续相位板的光学性能,计算得到其产生的焦斑具有类似24阶超高斯分布,其顶部光强均方差σRMS=0.35%、顶部调制度γ=1.33%、能量利用率η=99.79%。结果表明,该方法不仅具有追迹法计算简单、运算量小的优点,而且克服了G-S算法容易陷入局部最优的缺点。采用该方法设计的连续分布,解决了加工难题,从而也提高了相位板的匀滑性能。