[发明专利]高斯激光束整形为能量均匀分布的矩形光束的方法及应用

权利要求书

1.利用多项式面型透镜系统将标准高斯激光束以及非标准高斯激光束整形为能量均匀分布的矩形光束的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据能量守恒定律建立输入面上高斯光束与输出面上能量均匀分布矩形光斑的能量对应关系；

S2，根据输入面上高斯光束与输出面上能量均匀分布矩形光斑的能量对应关系，获取输入面与输出面光束映射函数关系；

S3，选取透镜的多项式面型方程，基于输入面与输出面光束映射函数关系，利用光学设计软件优化多项式面型方程系数，使输入面高斯光束通过多项式面型透镜系统后整形为输出面能量均匀分布的矩形光斑。

2.根据权利要求1所述的利用多项式面型透镜系统将标准高斯激光束以及非标准高斯激光束整形为能量均匀分布的矩形光束的方法，其特征在于，在步骤S1中，输入面光强分布函数为I_in(r,θ)，输出面上矩形光斑的光强分布为I_out＝rect(x/2u,y/2v)，它们对应的总能量相等：

2π∫0RIin(r,θ)rdr=∫∫-u≤x≤u,-v≤y≤vrect(x/2u,y/2v)dxdy]]>

其中，r，θ为入射面极坐标，R为高斯光束半径；u和v为出射平面矩形光斑的边长；x和y为输出面坐标；当u=v时，光斑为正方形；

在输入面取一个r∈[0,r₁]，极角为dθ的扇形区域，其在输出面对应的是x∈[0,uf(r₁)]，dy的三角形面积区域内的能量：

∫0r1Iin(r,θ)rdrdθ=12∫0y1Ioutuf(r1)dy]]>

或y∈[0,vf(r₁)]，dx的三角形面积区域能量相对应：

∫0r1Iin(r,θ)rdrdθ=12∫0x1Ioutvf(r1)dx]]>

其中，r₁＜R,x₁＜u,y₁＜v，对于标准高斯光束w为高斯光束束腰。