Dynamic focus shaping with mixed-aperture coherent beam combining
提出了一种利用微透镜阵列（MLA）作为合成元件的高效相干合成光束的动态聚焦整形新概念。该概念允许通过改变输入光束阵列的绝对相位来控制衍射级的功率权重。一个原理验证实验是由模拟支持。为此，将5x5光束的输入光束矩阵组合，从而证明进一步功率缩放和动态聚焦成形的能力。
2021-03-10 physics.optics
Beam shaping using genetically optimized two-dimensional photonic crystals
我们提出了使用二维光子晶体与工程缺陷的任意轮廓的光束从聚焦输入光束的产生。推导了复源光束的柱谐函数展开式，并利用多次散射法计算了二维光子晶体的散射波函数。然后使用遗传算法来解决光束成形问题。我们说明了我们的程序，通过产生不同的订单厄米-高斯分布，同时保持合理的损失和宽容的输入光束和板的折射率的变化。
2012-12-10 physics.optics
Zero-order-free complex beam shaping
在使用像素化空间光调制器的光束整形中，不想要的零级衍射仍然是一个问题。本文提出了一种零阶自由光束整形的新方法，通过设计非对称三角反射镜，并在空间光调制器上的相位全息图中引入数字闪耀光栅和数字透镜，实现了零阶自由光束整形。通过在已有的复振幅编码算法中加入数字透镜相位，实现了无零级衍射负担的复光束的产生。我们比较研究了使用改进的复振幅编码算法产生的复光场，以验证所提出的方法。
2021-10-17 physics.optics
Reversible Wavefront Shaping Between Gaussian and Airy Beams By Mimicking Gravitational Field
在本文中，我们通过模拟引力场，实验证明了波前的可逆整形。构造了一种具有特殊折射率分布的梯度折射率微结构光波导，其有效折射率满足引力场分布。在波导中，入射的宽高斯光束首先被转换成加速光束，然后产生的加速光束逐渐变回高斯光束。为了验证我们的实验，我们进行了与实验结果一致的全波连续模拟。基于Landau方法建立了描述激光束演化的理论模型，表明加速光束在线性势趋于零的小范围内表现为Airy光束。据我们所知，这种可逆的波前整形技术以前还没有报道。
2018-01-22 physics.optics
Natural shaping of the cylindrically polarized beams
我们从实验和理论上证明了，在偏振旋向性和涡旋拓扑荷符号相反的条件下，通过单轴晶体传播的带有单电荷光学涡旋的圆偏振光束在聚焦后，在焦区附近可以分裂成径向偏振光束和方位偏振光束。极化结构的质量可以达到统一。
2010-07-29 physics.optics
Design and Verification of a Flat-Top Beam Shaper Utilizing Spherical Lenses
提出了一种新型的共轴球面透镜整形系统，利用透镜的球差实现平顶聚焦。将著名的非球面透镜整形系统与我们的系统进行了比较，并将高斯光束与所提出的系统整形的光束在硅上进行了刻蚀的比较。分析和实验结果表明，该系统能够实现平顶光束整形仅使用球面透镜。与现有系统相比，我们提出的系统能够整形不同波长和束腰半径的高斯光束。此外，我们得到的整形光束是具有扩展焦深的平顶光束。这封信为光学和激光技术提供了一种高效、精确的平顶光束整形方案，并增加了球面透镜在激光整形领域的潜力。
2023-02-28 physics.optics
Controlled light shaping via phase dependent electromagnetically induced transparency
我们探索了通过五能级原子系统的基于相位相关电磁感应透明的雕刻光的光学操纵。可以使用横向磁场（磁场）和合适的空间非均匀控制场来在期望位置处产生空间探头透明度调制。这种透明度调制是光成形背后的原理。进一步的光束传输方程表明，控制场诱导的选择性相位信息可以烙印在探测光束上。因此，这种受控的光整形为光镊、高对比度成像和微加工铺平了新的道路。
2018-04-24 physics.optics
Output beam shaping of a multimode fiber amplifier
针对高多模光纤放大器光束质量易劣化的问题，本研究通过数值模拟证明，利用空间相位掩模进行输入/输出光束整形可将单频多模光纤放大器的M²降至近1，适用于含增益饱和等效应的窄带系统，验证了高多模激发结合波前整形调控输出的方案。
2024-10-30 physics.optics
Holographic beam shaping of partially coherent light
提出了一种部分相干光全息整形的算法，弥补了传统相干光和几何光整形方法之间的差距。部分相干光的描述依赖于模式扩展形式主义，可能有数千个单独的模式，逆设计优化算法是基于梯度下降的算法微分的帮助下。我们证明了数值和实验的光学系统组成的两个相位图案可以潜在地实现任何强度轮廓变换具有良好的精度。
2021-10-11 physics.optics
Polarization-Controlled Nonlinear Computer-Generated Holography
利用液晶空间光调制器实现动态纯相位光束整形是一种有效的光束强度或波前整形技术。虽然光场的整形和控制是一个高度研究的课题，但迄今为止，动态非线性光束整形几乎没有被探索过。一个潜在的原因是，产生二次谐波是一个退化过程，因为它混合了两个相同频率的场。为了克服这个问题，我们建议使用II型相位匹配作为一种控制机制，以区分两个相关领域。我们的实验表明，任意的强度分布可以在频率转换字段中的形状在相同的质量为线性光束整形和转换效率类似的情况下，没有光束整形。我们设想这种技术作为一个里程碑，对光束整形超越物理限制的液晶显示器，即促进动态相位只有光束整形在紫外光谱范围。
2023-01-24 physics.optics
Wavefront shaping to improve beam quality: converting a speckle pattern into a Gaussian spot
完全准直的光束可以通过多次散射展开，产生散斑图案并增加系统的光学扩展量。标准的光学系统保留了光学扩展量，因此不能通过将散斑图案转换成准直光束或等效地转换成锐焦点来逆转该过程。波前整形是一种能够操纵光束的振幅和/或相位的技术，从而控制其通过这种介质的传播。因此，波前整形可以打破光展量的守恒，并在原则上，减少it. In这项工作中，我们研究了多少的能量包含在一个充分发展的散斑图案可以转换成高品质（低M2）的光束，并讨论了这种方法的优点和局限性，特别注意由于多重散射的输出质量的固有变化。
2021-07-22 physics.optics
Laser Beam Shaping Using a Photoinduced Azopolymer Droplet-Based Mask
本研究提出利用偶氮聚合物液滴去湿及光结构化形成振幅掩模，以产生无衍射环形光束，实现快速、低成本的激光束整形方法。
2024-02-07 physics.optics
Tunable photon-induced spatial modulation of free electrons
电子束的空间调制是纳米光刻和成像等各种应用的重要工具，但其实现受到严重限制并且固有地不可调谐。相反，光驱动的电子空间调制可以通过光子诱导近场电子显微镜（PINEM）的基本机制潜在地允许任意的电子波前整形。在这里，我们提出了可调的光子诱导的空间调制的电子通过其外部控制的相互作用与表面等离子体激元（SPPs）。使用最近开发的成形SPP图案的方法，我们展示了一个动态控制的电子束与各种高品质的电子分布。有趣的是，通过利用内在的相互作用非线性，我们实现了二维空间拉比振荡的第一次观察，并产生低于SPP波长的电子功能。我们的工作为超快时间尺度上的按需电子波前整形铺平了道路，具有像差校正，纳米制造和材料表征的前景。
2022-06-13 physics.optics
Arbitrary non-paraxial accelerating periodic beams and spherical shaping of light
我们报告了使用光学焦散线的非傍轴描述设计的任意加速光束的观察结果。我们使用基于空间光调制器的设置和傅立叶光学技术来产生对向超过95度弧的圆形和韦伯光束。应用一个互补的二元掩模也允许周期性的加速光束的产生采取的蛇形轨迹的形式，和旋转的焦散的应用程序允许第一个实验合成的光学加速光束的表面上的球体在三维空间。
2013-04-11 physics.optics
Coherent beam shaping using two-dimensional photonic crystals
基于光子晶体的光学器件，如波导、透镜和光束整形器，近年来受到了理论和实验的广泛关注。绝缘体上硅制造技术的广泛应用促进了这些器件的生产。在这项理论工作中，我们展示了设计基于相干相位控制的光束整形器的可能性。所使用的基本光子几何形状是高折射率电介质芯中的空气孔的2D正方形晶格。我们制定的光束整形问题的目标函数有关的振幅和相位轮廓的产生的光束。然后，我们使用并行禁忌搜索算法，以尽量减少这两个目标同时进行。我们的研究结果表明，在集成光子学设计的几个属性的优化是在目前的算法范围内。
2013-05-01 physics.optics
Designing double freeform surfaces for collimated beam shaping with optimal mass transportation and linear assignment problems
提出了一种用于准直光束整形的折射光学元件的设计方法。在这种方法中，寻找射线映射的问题被公式化为一个线性分配问题，这是一个离散版本的相应的质量运输问题。提出了一种由离散光线映射重建光学表面的方法。该方法适用于连续分段光滑光学曲面的设计。讨论了将圆截面光束变换为平面波阵面的各种形状（矩形、三角形和十字形）光束的折射光学元件设计。数值模拟结果证实了所设计的光学元件的高效率。
2018-05-17 physics.optics
Experimental demonstration of a beam shaping non-imaging metasurface
针对LED需二次光学器件导致照明产品体积大的问题，提出用非成像超表面整形非相干光源的方法，构建理论框架与数值工具并制作原理验证样品，连接非成像光学与超光学领域。
2025-02-13 physics.optics
From amorphous speckle pattern to reconfigurable Bessel beam via wavefront shaping
贝塞尔光束是一种无衍射的光结构，可以用简单的桌面光学元件，如轴棱锥透镜或环形空间滤波器和相干激光束产生。其主要特点之一是贝塞尔光束在传输几米后仍保持其空间特性。在本文中，我们展示了一个系统和方法，用于产生贝塞尔光束从非晶散斑图案，利用自适应优化的空间光调制器。这些散斑是由通过散射幕传输的光模式产生的，并由环形滤波器选择。与所提出的策略，它是可能的，在用户定义的位置，可重构，无衍射贝塞尔光束通过无序介质。
2015-11-16 physics.optics
Wavefront shaping for optimized many-mode Kerr beam self-cleaning in graded-index multimode fiber
我们报告的实验结果表明，克尔光束自清洁的许多低阶模式的梯度折射率多模光纤可以控制由于优化的相干激发光束的波前整形。利用横向输入相位的自适应分布，通过利用所有导模之间的非线性耦合，将发射功率引导到特定的低阶光纤模式。实验进行了7 ps的脉冲在1064 nm注入到一个五米长的多模光纤工作在正常的色散制度。优化克尔光束自清洁五个不同的LP模式的报告，与功率阈值，增加模式的顺序。
2019-02-12 physics.optics
Recoil-heating modulation in levitated optomechanics through optical wavefront shaping
CNRS, Université de Bordeaux, LOMA, UMR5798（法国国家科学研究中心，波尔多大学，LOMA实验室）
本文提出通过光波前整形优化程序，独立于机械刚度调制悬浮光力学中的反冲加热速率，实现平滑深度调制，为光机耦合动态控制开辟新途径。
2026-10-07 physics.optics
Shaping symmetric Airy beam through binary amplitude modulation for ultralong needle focus
针状电磁场在高分辨率成像、拉曼光谱、远距离光传输等方面具有诸多优势。实现这样的场往往需要高数值孔径（NA）的物镜和透射掩模。我们展示了一个超长的针状焦点，在光学范围内产生一个普通的镜头。这是通过聚焦对称艾里光束（SAB）通过二进制光谱调制与数字偏振器件（DMD）产生的。这种幅度调制技术能够成形传统的艾里光束，SAB，以及一维（1D）和二维（2D）对称艾里模式之间的动态过渡模式。所创建的2D SAB的特征在于通过测量的传播领域的四个主瓣之一，由一个不透明的掩模。2D SAB被证实表现出对传播的自愈特性，在一定距离后重建阻塞的主叶。我们进一步通过经由具有不同NA的透镜聚集SAB来产生延长的焦线，并且实现了超长纵向针焦点。所产生的长针焦点将应用于光学、化学和生物科学。
2015-11-02 physics.optics
Anamorphic beam shaping for efficient laser homogenization: methods and high power applications
光的均匀化广泛应用于各个工业部门。大面积的均匀高功率处理需要高度的均匀性。复杂的光束变换技术被用来优化诸如微透镜阵列的标准光学漫射器的照明并降低干涉的对比度。新颖的设计技术利用了特别适合于激光光源的特性的多模态方法。我们展示了如何变形光束整形是用来转换高功率光源，以满足所需的水平，适合于各自的应用程序的均匀性。
2021-01-13 physics.optics
Chromatic aberrations correction of attosecond high-order harmonic beams by flat-top spatial shaping of the fundamental beam
气体中高次谐波产生的阿秒脉冲通常表现出很强的色差，这是由宽带和波长依赖的非线性光-物质相互作用引起的。当驱动激光强度在空间上变化时，对于高斯驱动光束，谐波的表观源位置从一个阶到下一个阶显著不同，从而影响阿秒脉冲聚焦在目标上时可实现的强度和持续时间。我们表明，这些色差可以减少空间成形的基本光束产生高次谐波与驱动器具有平顶轮廓内的气体介质。通过测量平面内每个谐波的光强分布和波前，我们获得了极紫外（XUV）光束的特性，并研究了这些特性在焦点附近。我们观察到，通过平顶空间成形控制色差强烈地减少了传播过程中的XUV光谱在光束轴上的变化，并且作为回报，减少了聚焦阿秒脉冲的时间分布和时间偏移的纵向灵敏度。
2023-01-26 physics.optics
Precise shaping of laser light by an acousto-optic deflector
本文提出了一种利用声光偏转对激光束进行整形的方法，并讨论了它在超冷原子的偶极囚禁中的应用。通过驱动具有多个频率的声光偏转器，我们产生重叠的衍射限制光束的阵列，其组合以形成任意形状的平滑和连续的捕获势。将原子限制在由中心区域强度均匀的激光束形成的平底势中，与高斯光束偶极阱和许多其他捕获方案固有的谐波限制相比，具有许多优点。顶部区域以及补偿残余外部电势的强度图案，以产生均匀的背景，实验感兴趣的捕获电势可以被添加到该背景。
2013-09-13 physics.optics
Diffractive optical element for super-Gaussian beam shaping on intersatellite optical communications
University of Cambridge（剑桥大学）
针对星间光通信链路指向抖动问题，采用Gerchberg–Saxton算法设计衍射光学元件生成超高斯光束，评估其制造与波前要求以提升链路性能。
2026-08-25 physics.optics
Controlled Supercontinua via Spatial Beam Shaping
最近，优化技术在各个领域产生了重大影响，导致了更高的信噪比和更精简的技术。我们考虑使用可编程的相位只有空间优化的泵浦光束的影响超连续谱产生过程的可能性。初步结果表明，在不损失输入能量的情况下，超连续谱的显着展宽和粗略控制是可能的。这是一个概念验证，证明空间效应可以可控地影响超连续谱，从而有可能更有效地利用超连续谱功率并实现任意光谱控制。
2017-05-30 physics.optics
Shaping the spectrum of terahertz photoconductive antenna by frequency-dependent impedance modulation
在本文中，我们报告了一种方法来塑造太赫兹脉冲产生的光谱光导天线（PCA）的频率相关的阻抗调制。我们介绍了一个理论模型，描述太赫兹脉冲产生的PCA和占的光电导体和天线的阻抗。为了展示频率相关的阻抗调制对太赫兹脉冲产生的频谱的影响，我们应用该模型来模拟具有对数螺旋拓扑结构的宽带PCA。最后，我们制作了两种不同的对数螺旋光子晶体，并利用太赫兹脉冲光谱对其进行了实验表征。观察到的结果表明，理论模型和实验之间的良好的协议，证明了一个潜在的形成太赫兹脉冲产生的频谱PCA调制的频率相关的阻抗。这种方法使得优化PCA性能成为可能，从而适应THz科学和技术的基础和应用分支中的THz脉冲光谱和成像的需求。
2018-07-10 physics.app-ph physics.optics
Coherent Control of Evanescent Waves via Beam Shaping
倏逝波是许多技术的核心，例如超越衍射极限的近场成像和等离子体器件。受抑全内反射（FTIR）是研究倏逝波的常用实验方法。在本文中，我们使用马赫-曾德干涉仪对傅里叶变换红外光谱过程的入射光束进行整形，并在改变光程差和干涉可见度的同时测量透光率。结果表明，透射率随光程差的变化而变化，从而影响整形光束的光强分布。实验和有限元法模拟结果一致。我们还表明，通过模拟，透射率可以通过其他方法的光束整形控制。我们的工作提供了FTIR过程的相干控制的概念验证，这可能会导致倏逝波和FTIR的许多应用的进步。
2023-01-11 physics.optics
Non-imaging metasurface design for collimated beam shaping
本文提出一种基于最优输运的非成像超表面相位设计方法，实现准直光束到任意目标强度分布的高效整形，并通过全波仿真验证了该框架的可行性。
2023-08-30 physics.optics
Arbitrary optical wavefront shaping via spin-to-orbit coupling
将自旋角动量转换为轨道角动量是产生具有空间变化偏振场的轨道角动量光束的一种实用有效的方法。在这里，我们提出了新的液晶设备，通过潘查拉特南-贝里相位的概念来定制光束的波前。我们证明了这些设备的多功能性，通过产生广泛的光束，如光束携带$\pm200$单位的轨道角动量以及贝塞尔，艾里和因斯高斯光束。我们表征了产生的光束的相位和偏振特性，证实了我们的设备的性能。
2016-08-23 physics.optics
Plano-concave microlenses with epsilon-near-zero surface-relief coatings for efficient shaping of nonparaxial optical beams
包括人造超材料在内的近零ε材料已经被用于塑造激光束和天线介导的辐射波。在这里，我们提出了一种有效的方法来控制欧姆损失固有的自然ENZ材料的组装的亚波长结构的非周期性矩阵构成的ENZ metacoating。在其半径可以仅为几个波长的平凹透明基板上实施，ENZ表面浮雕元件证明能够将平面波充分成形为高度局部化的场。此外，我们的建议提供了甚至高于理想无损全ENZ平凹透镜的能量效率。我们的方法是令人满意的产生无像差的非傍轴聚焦波和加速光束在小型化的空间。
2017-01-11 physics.optics
X-type vortex and its effect on beam shaping
本文提出了一种新的光学涡旋--X型涡旋。这种涡继承和发展了传统的非正则涡，即，它不再具有围绕中心的恒定相位梯度，而强度保持方位不变。分析了X型涡旋的强聚焦特性及其对三维光束整形的影响。有趣的现象，这是不能看到在正则涡旋，观察到，例如“开关效应”，这表明，强度图案可以从一个横向轴切换到另一个在焦平面通过控制相位梯度参数。结果表明，通过调节该涡旋的相位梯度，焦场可以呈现出从圆环形到不同瓣形的奇妙图案，光束沿传输方向在三维空间中形成旋转方向和位置可控的扭曲形状。讨论了X型涡旋的相位梯度、轨道角动量、偏振和“非类属”特性对光束整形的影响。这种新型的涡旋为三维光场的剪裁提供了新的自由度，我们的工作将为探索新的涡旋及其应用铺平道路。
2021-10-06 physics.optics
Amplitude and phase beam shaping for the highest sensitivity in side-wall angle detection
在光学计量学中，光栅状结构被用作评估光刻技术性能的工具。特别是，几个形状参数表征这些结构。其中之一，称为侧壁角，遭受相当高的误差估计。使用数学优化，我们研究了一个适当形状的光束是否可以增加检测这个角度的微小变化的能力。本文描述了用于计算优化光束的理论公式，并将其性能与平面波的情况进行了比较。我们发现，灵敏度随着倾斜角的增加而降低，但即使如此，其趋势也优于平面波的情况。不过，这样的优化过程需要扩展到更一般的矢量情况。
2015-10-20 physics.optics
Pulse shaping by a frequency filtering of a sawtooth phase-modulated CW laser
本文分析了相位经过周期调幅的连续波场的频谱。两种类型的相位调制被认为是。一种是通过组合基频的许多谐波而产生的。第二种是由弛张振荡器馈电的电光调制器产生的，弛张振荡器产生的电压在储能电容器充电期间缓慢上升，并由于短路放电而快速下降。提出了滤除双位相调制场的主要频谱分量的方法。这种滤波从CW相位调制场产生短脉冲。提出了几种滤波器来去除选定的光谱分量。结果表明，这种滤波能够产生短脉冲的训练。该训练的占空比等于调制周期，并且脉冲的持续时间可以在周期的$10^{-1}$到$10^{-2}$之间变化。根据调制频率，所提出的方法能够产生持续时间范围从纳秒到皮秒的一小部分的脉冲。
2019-06-26 physics.optics
Reconfigurable generation of high-power structured light via nonlinear beam shaping
Yale University（耶鲁大学）；Sci Lase；University of Twente（特温特大学）；MESA+ Institute for Nanotechnology（MESA+纳米技术研究所）；University of Bath（巴斯大学）
本文提出了一种基于非线性光束成形的高功率结构光生成方法，通过低功率种子光的全场控制，实现了从高功率多模光纤激光放大器中生成多种结构光束，如高斯光束、贝塞尔光束、矢量光束和轨道角动量光束，并展示了该方法在高功率下的实时可编程性和可扩展性。
2026-05-19 physics.optics
Power-dependent shaping of vortex solitons in optical lattices with spatially modulated nonlinear refractive index
我们研究了具有线性和非线性折射率调制特性的光晶格支持的涡旋孤子。我们发现，当调制是异相的两种效应之间的竞争导致显着的形状变化的孤子，深刻地影响他们的性质和稳定性。发现非线性折射率调制对离场孤子的最大功率施加限制，所述离场孤子仅在低于最大非线性调制深度时才稳定。
2008-08-25 nlin.PS physics.optics
Programmable vs. Static Beam Shaping in Ultrafast Laser Micromachining: A Critical Review
HiLASE Centre, Institute of Physics, Academy of Sciences of the Czech Republic（捷克科学院物理研究所 HiLASE 中心）；Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering, Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学核科学与物理工程学院）
本综述针对超快激光微加工光束整形，提出应从硬件-算法协同设计视角替代传统的可编程与静态光学元件划分，评估了相关技术与算法，为下一代系统提供了设计框架与基准方法。
2026-08-13 physics.optics
Dynamic Beam Shaping Using a Wavelength-Adaptive Diffractive Neural Network for Laser-Assisted Manufacturing
本文提出一种基于衍射神经网络的多功能光学平台，支持915 nm、1064 nm和1550 nm波长自适应，可动态生成光束轮廓并支持可编程时序切换，为激光制造及相关领域提供变革性方案。
2025-09-17 physics.optics
3D shaping of electron beams using amplitude masks
在三维空间中塑造电子波函数可能被证明是研究原子大小粒子捕获、操纵和合成的不可或缺的工具。我们利用计算机生成的全息图，在一个标准的透射电子显微镜在3D中雕刻电子波函数，并演示了形成的电子束表现出高强度沿特定的轨迹，以及成形成一个三维点阵的热点束。这里提出的概念类似于光光学中用于捕获和镊子的粒子，但在原子尺度的分辨率。
2016-11-07 physics.ins-det physics.optics
Shaping the longitudinal intensity pattern of Cartesian beams in lossless and lossy media
几种应用，如光镊和原子导向，受益于允许光场的空间分布，特别是其纵向强度图案的工程技术。在圆柱坐标系中，冻结波等方法允许对光束的特性进行高级控制，但在笛卡尔坐标系中没有类似的技术。由于笛卡尔光束也可能是有用的应用程序，我们在这里开发的方法来调制按需的任何（最初）一维笛卡尔光束的纵向强度图案与集中的波矢谱，从而涵盖所有傍轴一维光束。为此，我们将总梁写成两个一维梁的乘积，并探索由附加笛卡尔坐标提供的自由度。虽然在该坐标为零的平面中，所选择的一维光束保持其结构并具有额外的所需强度调制，但在该变量的方向上出现类似正弦的振荡，并创建一个大小可调的斑点。给出了高斯光束和艾里光束的计算实例，并进行了相应的实验验证，以说明该方法的有效性。
2017-07-28 physics.optics
Non-invasive and noise-robust light focusing using confocal wavefront shaping
针对组织内源荧光信号微弱、反馈易受噪声影响的问题，本文提出照明与成像双臂共聚焦调制的波前整形方法，并推导调制评分函数，实现厚散射组织中 EGFP 标记神经元的高信噪比成像。
2024-01-21 physics.optics
Optical beam shaping and diffraction free waves: a variational approach
我们研究了将径向对称环形光束沿光轴成形为所需强度图案的问题。在菲涅耳近似，我们表明，这个问题可以表示在一个变分形式相当于相位恢复中出现的。使用不确定性原理，我们证明了严格的下界的功能，捕捉如何在问题中的各种物理参数确定的光束整形的准确性。我们还利用稳定相位法构造了短波长极限下极小元的自然逼近。我们说明了我们的研究结果的影响，通过应用固定相位稳定相位法加上Gerchberg-Saxton算法的光束整形问题所产生的远程传输的光束和脉冲。
2014-05-29 math.OC physics.optics
Spectral Shaping in a Multimode Fiber by All-fiber Modulation
在过去的几年里，人们对将多模光纤用于通信、成像和光谱等广泛技术重新产生了兴趣。然而，由于在处理模式色散、模式耦合和光纤对机械扰动的敏感性方面的挑战，多模光纤在此类应用中的实际实现受到阻碍。在这里，我们利用多模光纤的这些功能来产生全光纤可重构光谱滤波器。通过对光纤施加计算机控制的机械变形，以及优化算法，我们操纵光纤中的光传播并控制其输出场。使用这种方法，我们展示了可调谐带通滤波器和双波段滤波器，光谱分辨率低至5 pm。
2022-08-16 physics.app-ph physics.optics
3D-Printed Phase Waveplates for THz Beam Shaping
3D打印的进步开辟了一种新的方式来构建负担得起的定制太赫兹（THz）组件，由于合适的打印分辨率和聚合物材料的THz透明度。提出了一种计算、设计和制作太赫兹波片的方法，该波片对入射的太赫兹光束（λ=2.14 mm）进行相位调制，以在远像面上产生预定义的波前强度分布。我们的计算是使用修改后的Gerchberg-Saxton算法针对两个不同的目标强度进行的。由此产生的相位调制曲线用于模拟聚乳酸元素，这些元素是用市售的3D打印机打印出来的。在配备扫描选项的THz实验装置中对结果进行了测试，结果与理论预测吻合良好。
2018-03-21 physics.optics
Shaping High-Order Diffraction-Free Beams Through Continuous Superposition of Bessel Beams
本文通过连续叠加高阶贝塞尔光束，提出一种解析精确解，用于构建任意拓扑荷的微米级冻结波，并研究高度非傍轴下电场纵向分量行为。
2024-02-05 physics.optics
Beam shaping for ultrafast materials processing
超短脉冲激光的显著时间特性与新颖的光束整形概念相结合，使全新的材料加工策略得以发展。我们证明了在所有三个空间维度上采用焦点分布的好处。例如，先进的类贝塞尔光束轮廓、3D分束概念和平顶焦点分布可用于切割、焊接和钻孔应用，以实现高质量和高效率的结果。采用空间和时间原位诊断来分析光-物质相互作用，并结合灵活的数字全息光束整形技术，为相应的激光应用找到最佳的光束形状。
2020-10-24 physics.app-ph physics.optics
Topological beaming of light: Proof-of-concept experiment
针对纳米光子系统波束整形依赖复杂优化的难题，提出基于超表面Jackiw-Rebbi态的拓扑波束整形方法，通过调控狄拉克质量分布实现平顶波束，为纳米光子设计提供新策略。
2024-10-07 physics.optics
Shaping Laguerre-Gaussian laser modes with binary gratings using a Digital Micromirror Device
拉盖尔-高斯（LG）光束在显微镜、激光腔模、光镊等领域有着广泛的应用。我们开发了一种全息方法产生纯LG模式（振幅和相位）与二进制振幅只有数字微镜器件（DMD），作为一种替代常用的相位只有空间光调制器。这种DMD的优点包括非常高的帧速率、低成本和高损坏阈值。结果表明，传输成形光束具有自相似性，其相位波前具有所要求的螺旋形状。我们估计所得光束的纯度在94%以上。
2012-10-10 physics.optics
Beam shaping by a layered structure with left-handed materials
我们分析了由正负折射率的两种材料交替组成的层状光子结构（一维光子晶体）的透射特性。对于平均折射率为零的周期性结构，我们证明了一些独特的性质的光束传输中观察到的强光束修改和整形。
2002-12-13 cond-mat physics.optics
Physics-Informed Neural Networks for Optimal Beam Shaping in Flat Optics
该研究针对平面光学中光束整形问题，引入物理信息神经网络（PINN）方法，求解相关方程处理有限距离和远场目标，经模拟验证并与传统方法比较，首次将PINN用于此问题，实现光束按目标强度分布重塑。
2026-07-23 physics.comp-ph physics.optics
Fundamental limitations of Huygens metasurfaces for optical beam shaping
由阵列纳米结构组成的光学介电超颖表面有望实现对入射波前的任意空间控制，具有亚波长空间分辨率。对于相位调制，通常采用两种物理效应来实现2π相位偏移。第一种效应依赖于高纳米级柱的引导，第二种效应利用具有两个简并米氏共振的纳米共振器的共振限制。第一种方法需要高的纵横比，而第二种方法，称为惠更斯超颖表面，要平坦得多，因此更容易制造。我们比较了这两种方法，更侧重于概念，而不是技术问题，并确定与后者的基本限制。我们解释了起源的限制的基础上一般的参数，如互易性，多模/单模操作和对称性破缺。
2021-04-03 physics.optics
Shaping caustics into propagation-invariant light
结构光已经彻底改变了光学粒子操纵和纳米级材料加工。特别是，传播不变的结构光场，如贝塞尔光束，使应用程序，需要强大的强度分布。它们的自我修复性质有助于成像，例如在光片显微镜中具有增强的分辨率。传播不变场如艾里、贝塞尔和马蒂厄光束的突出的高强度特征可以用焦散线来理解。虽然这些光束在材料处理和捕获中有许多应用，但这些技术将大大受益于结构化的、可控制的强度，这些强度的形状远远超出了标准的传播不变光束族。在这里，我们通过两种不同的方法来裁剪它们的焦散线，从而推广了传播不变光束。我们通过实验实现各种定制的传播不变光束来说明这些方法，其图案范围从简单的几何形状到复杂的配置，如单词。这种方法澄清了已知的解决方案是一个更一般的一组传播不变的字段与强度最大值集中在任何所需的曲线的一个小的子集。
2019-11-18 physics.optics
Ray mapping approach in double freeform surface design for collimated beam shaping beyond the paraxial approximation
许多应用需要同时重新分配激光束的辐照度和相位。因此，波束形状由相应的应用确定。同时控制辐照度和相位的一种优雅方法是使用双自由曲面。在这项工作中，连续双自由曲面的数值设计被认为是从射线映射方法的准直光束整形与任意辐照度。这些方法包括计算源和目标辐照度之间的适当光线映射以及随后的自由曲面构造。结合折射定律、常光程和表面连续性条件，推导出光线映射的偏微分方程。它示出的PDE可以实现在一个小角度近似的映射来自最优质量传输与二次成本函数。为了克服对傍轴区域的限制，我们使用该映射作为初始值，通过优化同时求解雅可比方程和射线映射PDE。所提出的方法，使高效的计算紧凑的双自由曲面复杂的目标辐照度。这是证明通过将其应用到单透镜和双透镜系统的设计。
2017-01-11 physics.optics
Beam shaping techniques for pulsed laser ablation in liquids: Unlocking tunable control of nanoparticle synthesis in liquids
Universitat Jaume I（豪梅一世大学）；Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）
本文探讨了通过引入束形技术改进脉冲激光在液体中烧蚀，以实现对液体中纳米粒子合成的可调控制。
2025-10-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
