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激光光束变换与光学系统集成

📚 共计 30 章节

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光束变换概述

什么是光束变换、激光加工/光通信/生物医学应用、课程目标与学习路径。

几何光学基础

光线传播定律、反射与折射、透镜成像公式、矩阵光学初步。

波动光学基础

光波的数学描述、干涉与衍射、高斯光束的基本特性。

高斯光束的ABCD定律

ABCD矩阵物理意义、高斯光束变换、q参数引入与计算。

透镜对高斯光束的变换

薄透镜ABCD矩阵、焦点与束腰变换、准直聚焦设计实例。

望远镜系统设计

开普勒与伽利略望远镜、扩束缩束、像差对光束质量影响。

望远镜像差

棱镜与反射镜系统

直角棱镜、道威棱镜、反射镜阵列的光束指向与偏转。

衍射光学元件（DOE）

光栅方程、分束合束、光束整形（平顶光束生成）。

空间光调制器（SLM）

液晶SLM原理、相位与振幅调制、计算全息图生成。

自适应光学基础

Shack-Hartmann波前传感、变形镜、闭环校正原理。

自适应波前

光纤耦合与变换

单模光纤模场直径、透镜耦合效率、光纤准直器设计。

光束质量评价

M²因子定义与测量、斯特列尔比、功率在环（PIB）。

偏振光学与变换

琼斯矩阵与穆勒矩阵、波片/旋光器、偏振分束合束。

非线性光学频率变换

倍频SHG、和频差频、准相位匹配PPLN。

非线性频率

声光与电光调制

声光偏转器、电光调制Pockels盒、调Q与锁模基础。

激光谐振腔设计

稳定腔与非稳腔、腔模与高斯模匹配、热透镜补偿。

谐振腔热效应

超短脉冲的色散管理

群速度色散GVD、啁啾脉冲放大CPA、棱镜光栅对压缩。

超短脉冲色散

光束扫描技术

振镜扫描、共振扫描、多面体转镜、F-theta透镜设计。

相干合成技术

主动锁相与被动锁相、光纤激光阵列合成、填充因子与远场。

大气传输与补偿

大气湍流模型、闪烁效应、自适应光学补偿策略。

光束变换中的热效应

热透镜效应、热致双折射、高功率系统热管理。

热效应高功率

矢量光束与涡旋光束

径向偏振光、轨道角动量OAM、涡旋光束产生与检测。

计算光学与逆向设计

优化光束整形、Gerchberg-Saxton算法、深度学习应用。

光束变换实验技术

光路对准技巧、功率测量与衰减、探测器标定。

光束变换仿真工具

Zemax/OpticStudio、Python物理光学(PROP/LightPipes)、MATLAB工具箱。

激光微纳加工中的光束变换

平顶光束生成、多光束并行加工、飞秒激光直写。

光通信中的光束变换

空间光耦合、模分复用MDM、涡旋光通信。

生物医学光学中的光束变换

共聚焦显微、光声成像、OCT中的光束设计。

生物医学成像

光束变换系统集成案例

需求分析到系统搭建、公差分析与优化、测试验证。

前沿趋势与未来展望

超表面与平面光学、量子光学中的光束变换、片上操控。