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光束整形设计原则与案例

📚 共计 30 章节

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光束整形概述

什么是光束整形？为什么需要光束整形？光束整形的应用领域（激光加工、医疗、通信、科研）。

高斯光束基础

高斯光束的数学描述、束腰、瑞利长度、发散角。

平顶光束基础

平顶光束的数学描述、超高斯函数、平顶度因子。

几何光学整形法

透镜组法、棱镜对法、微透镜阵列法原理与设计。

衍射光学整形法

DOE（衍射光学元件）原理、设计流程、加工工艺。

自由曲面整形法

自由曲面反射/折射系统、设计算法（如SMS法）。

自由曲面算法

液晶空间光调制器（SLM）整形法

SLM原理、相位调制、全息图生成。

光纤整形法

特种光纤设计、光纤端帽、光纤耦合整形。

整形系统评价指标

均匀度、能量利用率、边缘陡度、波前畸变。

Zemax OpticStudio 入门

软件界面、序列与非序列模式、基本操作。

Zemax 高斯光束整形案例

使用序列模式设计高斯转平顶透镜组。

Zemax 微透镜阵列整形案例

非序列模式模拟MLA匀化效果。

VirtualLab Fusion 入门

软件界面、光场追迹概念、基本操作。

VirtualLab软件

VirtualLab 衍射元件设计案例

设计DOE将高斯光转为平顶光。

VirtualLab 自由曲面整形案例

设计自由曲面反射镜实现均匀照明。

VirtualLab自由曲面

MATLAB 高斯光束传播仿真

基于Collins公式的衍射计算。

MATLAB 平顶光束生成算法

Gerchberg-Saxton算法实现。

Python 光束整形工具箱

使用LightPipes库进行光束传播模拟。

PythonLightPipes

整形系统公差分析

蒙特卡洛方法、敏感度分析、补偿策略。

整形系统实验搭建

光路对准、探测器选择、数据采集。

整形系统实验数据处理

图像处理、均匀度计算、能量分布分析。

数据处理分析

激光切割中的光束整形

方形/矩形光斑设计、切割质量优化。

激光焊接中的光束整形

环形光斑设计、焊接熔深控制。

激光打标中的光束整形

平顶光斑设计、标记均匀性提升。

激光医疗中的光束整形

大光斑均匀照射、皮肤治疗应用。

激光通信中的光束整形

自由空间光通信、光纤耦合优化。

激光雷达（LiDAR）中的光束整形

线光束/泛光照明设计。

前沿技术：AI辅助光束整形设计

AI辅助光束整形设计、逆向设计方法。

前沿技术：超表面（Metasurface）光束整形

超表面（Metasurface）光束整形、片上整形。

前沿超表面

课程总结与展望

设计流程回顾、常见误区、未来趋势。