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《基於空間光調製器的光場調控技術》，翟中生 著，出版社： 科學出版社。

內容簡介

《基於空間光調製器的光場調控技術》主要利用空間光調製器的可編程特性，分析其模擬光柵、透鏡、軸錐鏡等光學器件的原理，並利用這些器件實現靈活的光場調控。《基於空間光調製器的光場調控技術》介紹的光場調控技術主要有：將單光束變為能量、數量、位置可控的二維和三維空間多光束；將光束聚焦成軸向光強可控的線光束；將圓形高斯光束整形為高均勻性、高能量利用率的多形狀光束和自加速光束；將線偏振光變換為多偏振態光和渦旋光等。這些技術的應用主要有：半導體晶圓切割、多截面成像、二維碼的高效加工、不同偏振態在材料中的加工等。

目錄

前言

第1章概述1

1.1光場調控的意義1

1.2光場調控對激光加工的影響1

1.3超快激光加工中需要的光場調控技術3

參考文獻5

第2章空間光調製器特性分析7

2.1空間光調製器的結構7

2.2相位調製原理8

2.2.1動態散射效應9

2.2.2電控雙折射效應9

2.2.3相變效應10

2.3液晶空間光調製器相位誤差11

2.3.1像素間串擾誤差13

2.3.2空間非均勻相位誤差13

2.3.3時域波動誤差13

2.4基於澤尼克多項式的波像差校正13

參考文獻15

第3章利用空間光調製器模擬光學器件16

3.1透鏡16

3.2一維光柵17

3.2.1二元光柵17

3.2.2閃耀光柵19

3.2.3正弦光柵22

3.3二維光柵23

3.3.1等占空比的正交光柵23

3.3.2占空比變化的正交光柵32

3.3.3棋盤光柵40

3.4軸錐鏡42

3.4.1用CGH模擬正軸錐鏡43

3.4.2用CGH模擬負軸錐鏡46

3.4.3軸錐鏡模擬結果分析47

3.4.4用空間光調製器模擬負軸錐鏡49

3.5菲涅耳鏡50

3.6數字復用透鏡51

參考文獻53

第4章軸向光強調控技術55

4.1零階貝塞爾光束的基本性質55

4.2軸錐鏡生成貝塞爾光束軸向光強分布理論分析57

4.2.1平行光入射軸錐鏡生成貝塞爾光束57

4.2.2高斯光入射軸錐鏡生成貝塞爾光束60

4.3*面軸錐鏡對軸向光強的調控分析61

4.3.1*面透鏡調控軸向光強原理61

4.3.2振幅透過率函數理論62

4.3.3非直線軸錐鏡的實驗結果分析65

4.4基於高次*面的軸向光強調控方法68

4.4.1理論分析68

4.4.2仿真結果71

4.4.3實驗設計與實驗裝置76

4.4.4實驗結果與分析76

4.5角度偏轉控制方法78

4.5.1理論分析78

4.5.2仿真結果83

4.5.3實驗設計與實驗裝置85

4.5.4實驗結果與分析85

4.6貝塞爾陣列控制方法87

4.6.1貝塞爾陣列生成87

4.6.2貝塞爾陣列數值仿真94

4.6.3貝塞爾陣列實驗98

4.6.4多貝塞爾軸向光強的進一步調控101

4.7高階貝塞爾光束的調控方法102

4.7.1高階貝塞爾光束的特性103

4.7.2螺旋相位板和軸錐鏡組合105

4.7.3螺旋相位和錐面相位疊加106

參考文獻108

第5章空間多焦點調控技術110

5.1常用多焦點的調控方法110

5.1.1GL算法110

5.1.2GS算法111

5.1.3GSW算法113

5.1.4算法的優化及存在的理論問題114

5.2基於圖像反饋的二維多焦點調控方法115

5.2.1基於圖像反饋的二維多焦點調控原理115

5.2.2多光束數量實驗117

5.3三維空間多焦點調控方法122

5.3.1基於圖像反饋的3D-GS算法原理122

5.3.2空間三維多焦點調控實驗126

5.4焦線與多焦點共光路設計132

5.5多焦點球差校正133

參考文獻135

第6章光束整形方法137

6.1光束整形方法概述137

6.1.1折射整形方法138

6.1.2衍射整形方法139

6.1.3光束整形方法總結142

6.2光束整形質量評價指標142

6.3幾何穩相法光束整形143

6.3.1幾何穩相法光束整形原理143

6.3.2幾何穩相法求解調製相位144

6.3.3編碼相位全息圖147

6.3.4仿真模擬148

6.3.5影響幾何穩相法光束整形質量的因素分析151

6.4光柵掩膜法光束整形153

6.4.1光柵掩膜法光束整形原理153

6.4.2整形光束的成像範圍156

6.4.3高質量整形光束的動態轉換157

6.4.4不同光柵對整形光束質量的影響159

6.5組合光柵掩膜法光束整形161

6.5.1組合光柵掩膜法實驗分析161

6.5.2外部光柵的影響162

6.5.3內部光柵的影響164

6.5.4實驗結果與分析166

6.6不同方法整形質量的比較169

6.6.1幾何穩相法和組合光柵掩膜法整形結果169

6.6.2幾何穩相法和組合光柵掩膜法與傳統光束整形方法對比170

參考文獻172

第7章光束偏振態控制方法176

7.1光束偏振態的基本理論176

7.1.1理論分析176

7.1.2光束的四種偏振態177

7.1.3基於空間光調製器的光束偏振態控制方法178

7.2不同偏振態在飛秒激光柔性電路板打孔的實驗分析185

7.2.1柔性電路板單脈衝飛秒激光損傷閾值實驗結果與分析187

7.2.2不同偏振光能量對孔徑大小的影響188

7.2.3不同偏振光對燒蝕程度的影響189

7.2.4不同偏振光對圓度的影響190

7.2.5偏振光加工實例分析191

7.3超連續光譜產生的條件及理論分析192

7.3.1自相位調製原理192

7.3.2超連續光譜產生理論193

7.3.3實驗設計與實驗裝置194

7.3.4實驗結果與分析194

7.4不同偏振態對成絲加工的影響197

7.4.1飛秒激光成絲理論197

7.4.2實驗設計與實驗裝置199

7.4.3實驗結果與分析200

參考文獻200

第8章自加速光場調控技術203

8.1自加速光場原理203

8.2相位全息圖位置對艾里光束的影響205

8.2.1相位全息圖水平方向移動對艾里光束的影響206

8.2.2相位全息圖豎直方向移動對艾里光束的影響208

8.3相位全息圖偏轉角對艾里光束的影響210

8.4光強可控艾里光束的實現方法212

參考文獻214

第9章多截面成像方法217

9.1多截面成像原理217

9.2高時間分辨的多截面顯微成像221

9.3高時間分辨多界面成像實驗224

9.3.1多平面同時成像實驗1224

9.3.2多平面同時成像實驗2226

9.4多截面全息成像控制方法229

9.4.1全息圖製作方法229

9.4.2基於層的全息圖製作方法229

9.5基於加權優化的多截面成像方法230

9.5.1基於角譜法的多截面成像算法230

9.5.2基於加權優化的多截面成像算法231

9.5.3成像質量評價232

9.6多截面全息成像實驗研究234

參考文獻236

第10章二維碼並行加工238

10.1二維碼的特徵分析239

10.1.1DM二維碼239

10.1.2QR二維碼240

10.2二維碼激光加工評價與分區方式240

10.2.1二維碼激光加工評價240

10.2.2二維碼激光加工分區242

10.3DM碼激光並行加工244

10.3.1圓點直徑對識讀時間的影響244

10.3.2灰度等級對識讀時間的影響246

10.3.3DM碼加工實驗247

10.4QR碼參數對識別率的影響分析248

10.4.1加工填充率對識別率的影響248

10.4.2對比度對識別率的影響249

10.4.3實驗結果與分析250

參考文獻252