激光光束整形技術(shù)一般是指調(diào)制入射激光光束的波前分布,得到所需要的強度分布和傳播特性。光束整形技術(shù)已成為當(dāng)前國際光學(xué)領(lǐng)域的一個研究熱點。隨著空間光調(diào)制器的技術(shù)進步,光束整形技術(shù)得到了飛速發(fā)展,不再局限于固定的光學(xué)參數(shù)設(shè)計,而是可以通過計算全息圖動態(tài)地調(diào)制光場,實現(xiàn)任意圖案的光束整形。另一方面,飛秒激光由于其峰值功率高、熱效應(yīng)小,可產(chǎn)生各種非線性效應(yīng)等優(yōu)點,在激光加工、信息存儲、生物醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域有重要應(yīng)用,也非常依賴光束整形。飛秒激光通常并非單色光,其典型帶寬為10 nm,在使用空間光調(diào)制器對其進行整形時會因為衍射產(chǎn)生色散,導(dǎo)致光束整形效果惡化。在飛秒激光雙光子顯微成像中,這一問題更為突出。現(xiàn)有方法通常使用棱鏡或光柵等器件來補償光柵引起的色散,而對于計算全息圖引起的色散問題至今沒有較好的解決方法。本文研究了飛秒激光經(jīng)過空間光調(diào)制器之后的色散規(guī)律,提出了基于計算全息的任意圖案的高分辨率飛秒激光光束整形方法,并應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)顯微成像領(lǐng)域。主要研究內(nèi)容如下:（1）本文分析了飛秒激光經(jīng)過空間光調(diào)制器衍射之后的色散規(guī)律,研究表明,衍射場的色散由空間光調(diào)制器固有的二維光柵結(jié)構(gòu)引起的色散和加載的計算全... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

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阿基米德使用幾百面鏡子將太陽光會聚，點燃敵軍戰(zhàn)艦[3]

P1、P2間各光線光程相等可求得面 S2的相位函數(shù)。1969 年，Kreuzer 使用兩個非球面透鏡建立的相干光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)了任意強度分光束整形，取得了美國專利授權(quán)[11]。1980 年，Rhodes 分析了 Frieden 在求解能恒方程和相位等式時的誤差[12]，利用強度映射和光程恒定條件推導(dǎo)出一系列微程，計算了光束整形系統(tǒng)的兩個非球面透鏡的表面形狀，將高斯光束整形為準(zhǔn)勻的光束[13]。研究者們基于他們的理論設(shè)計制造了雙非球面鏡光束整形系統(tǒng)，用于全息投影系統(tǒng)[14, 15]。2000 年，Hoffnagle 和 Jefferson 設(shè)計了基于兩個平凸非透鏡的光束整形系統(tǒng)，降低了光學(xué)元件的制造難度[16, 17]。2003 年，Zhang 等人了單個非球面透鏡的光束整形系統(tǒng)，將非均勻光束整形為均勻的平頂光束[18]。（2）反射式折射式的光束整形系統(tǒng)對入射光的波長敏感，且損傷閾值較低，不適用于高激光[19]。1974 年，美國科學(xué)家 McDermit 和 Horton 根據(jù)幾何光學(xué)和能量守恒定計了反射式的光束整形系統(tǒng)，將非均勻的入射光束整形為指定光強分布的光束

頂光束[19]。陣列般應(yīng)用于成像領(lǐng)域，如復(fù)眼成像[23]、多焦點成束整形領(lǐng)域[25-27]。如 Dickey 提出的微透鏡陣列，系統(tǒng)由兩個部分組成，L1 是由許多個大小相L2 是平凸透鏡。微透鏡陣列 L1 將入射光束分子光束會聚到靶面上重疊起來，消除了入射激光面的均勻照明[25]。2003 年，美國美國 RPC Ph了激光光束的光強分布控制，并展示了光刻領(lǐng)，我國溫州醫(yī)學(xué)院的厲以宇等人為提高屈光手術(shù)勻性, 設(shè)計了一套由雙排透鏡陣列和會聚透鏡統(tǒng)，在會聚透鏡像方焦平面上獲得了呈均勻分光屈光手術(shù)對激光光斑質(zhì)量的要求[27]。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[3]基于空間光調(diào)制器的飛秒激光并行加工技術(shù)研究[D]. 楊亮.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[4]雙球面波自全息成像[D]. 賴小敏.華中科技大學(xué) 2014
[5]生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)成像的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王緯超.上海交通大學(xué) 2011
[6]用于激光光束整形的衍射光學(xué)元件設(shè)計[D]. 林勇.大連理工大學(xué) 2009
[7]隨機掃描雙光子熒光顯微成像系統(tǒng)研究[D]. 呂曉華.華中科技大學(xué) 2007
[8]飛秒激光顯微操作系統(tǒng)的研究[D]. 毛方林.天津大學(xué) 2004



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