圆柱面镜用于端面泵浦二极管光束整形的设计及误差分析

本文建立了圆柱面镜和聚焦镜作为二极管快轴准直系统的模型，给出了系统设计方法和关键参数的控制方法，通过仿真论证了以圆柱面镜做二极管激光器快轴校准的可行性。只要适当设计柱面镜半径、光源到柱面镜的距离、柱面镜到聚焦镜的距离及聚焦镜焦距，就可以得到满足要求的最小泵浦光尺寸。     

具有光束漂移误差补偿的高精度激光准直技术

本文介绍一种提高激光准直精度的新技术。这种技术的基础是建立在激光束的漂移在一定的条件下可以近似的用三角函数去描述它。求出它在有效工作区内各相关点的漂移量f(l)ι。通过现已普及使带的计算机技术找出测量点l上的漂移量f(l)ι,实现测量点的误差补偿。达到提高测量及找正精度的目的。这项技术在工程应用中具有较多的灵活性和方便性。     

用劳埃德镜干涉原理进行圆度误差测量

提出一种应用线阵CCD自动测量圆度误差的新方法。论述了系统利用劳埃德镜干涉装置，通过线阵CCD图像处理系统自动测量圆度误差的工作原理及过程设计。测量结果表明，新的测量方法实现了圆度误差的实时精确在线测量。该测量系统具有一定的实用价值及较广阔的应用前景。     

部分端面抽运板条激光器腔镜倾斜问题研究

部分端面抽运的板条激光器是一种新型固体激光器．配合混合腔可以实现在大功率下保持高光束质量的激光振荡输出。谐振腔的腔镜倾斜是影响激光器输出特性的重要因素，快速傅里叶方法是一种快捷有效的计算方法，利用此方法模拟了腔镜倾斜对近场相位分布和远场光强分布的影响，并分析了光束质量的变化。理论分析表明，腔镜的小角度倾斜对近场相位影响较大，但对远场光强空间分布影响不大；随着倾斜角度不断增大，远场发散角和光束腰宽度也增大，光束质量虽然存在恶化的趋势，但光束质量因子肝值仍然较小，离轴非稳腔仍能保持高光束质量的输出。     

数字微镜器件用于光束空间整形

介绍了数字微镜器件(DMD)的工作原理,当DMD某像素微镜的角度固定在+12°或-12°,其在光学上等价于控制该像素的透射率为0或1。结合二元面板的设计思想,用误差扩散法对DMD各像素微镜的状态进行设计,用以对1053 nm脉冲光进行空间整形,实现了一种主动、实时的光脉冲空间整形方案。填充因子(FF)和光场调制度(FM)作为评价光束近场质量的参数,在高功率激光系统中直接影响系统的能量利用率。上述实验中,经过空间整形,光束的填充因子由33%提高为65%,光场调制度由52%降为28%,而且整形后的光斑大小与预期相符。最后对实验所用的DMD进行了能量利用率、波前畸变稳定性的测试。     

基于双轴锥镜的环形激光束整形

为了改善非稳腔高能激光系统的光束质量,提高发射光学系统口径的利用率,采用新型的可用于光学非稳腔输出环形光束的光学整形方法,通过在激光腔外的光路上增加光学元件对输出的环形激光束进行了整形变换。在理论分析的基础上,设计并加工了基于双轴锥镜的光束整形装置,针对非稳腔高能激光器输出的环形光束进行了整形实验,取得了与理论分析一致的数据。结果表明,采用双轴锥镜装置整形后的光束比原始光束具有更好的光束质量,光束束腰直径由45mm减小为32mm,光束质量因子M2由14减小到11.8。该方法用于光学非稳腔输出环形光束整形变换具有可行性。     

卫星光通信光束对准误差分析

卫星间光通信链路中对准误差对接收功率和误码率都有严重的影响.对高斯型光束的传输与接收损耗的关系进行了研究,得出了接收光功率和误码率公式,并用数值分析方法进行了定量分析.     

一种用于高斯光束远场整形的小型双透镜系统设计

为了实现高斯光束的远场均匀投射,利用Zemax 优化设计了一种由双凹、平凸双透镜组成的小型匀 光组件。基于理想均匀光斑在其径向上的照度积分与半径呈线性关系的原理,首先利用双凹 透镜缩短光路, 然后对平凸透镜进行约束优化。该组件长度为24mm,可对波长1064nm、腰斑直径400μm 的激光束实现 发散角为6.6°的远场均匀投射。经过设计模型在10m、30m 和40m投射距离处的模拟仿真,结果 显示在4个投射距离处的光斑均匀度都大于93.9%,能量利用率均高于 90%。该匀光组件仅由2个球面和 1个二次曲面构成,结构简单,间隔和厚度公差可达±0.03mm,拥 有良好的可加工性和实用性,在激光通信、激光干涉照明等领域中具有潜在的使用 价值。     

用圆柱透镜准直半导体激光光束的分析

根据光线传输的基本原理 ,讨论了半导体激光器快轴方向发散光束通过圆柱透镜后的准直特性以及光强分布的改变 ,为正确认识和使用微圆柱透镜改善半导体激光快轴方向光束的发散提供了理论依据     

利用单片非球面透镜实现激光束整形

在非球面透镜组进行激光束整形的技术基础上,设计了应用于TEA CO2激光光束整形的单片非球面镜光束整形系统.基于几何光学原理,利用能量守恒定律和等光程条件进行系统理论模型求解.通过使用龙贝格数值积分和非线性最小二乘法,获得非球面透镜前后两面的矢高.最后,通过光学设计软件ZEMAX进行系统性能优化,并对其可加工性进行了分析.实验结果表明,出射光束的光程差(OPD)为±0.01λ,峰谷值误差为0.0002λ,输出基本为平行光.该方法能有效避免双分离透镜结构系统的筒长过长、不易调节的弊端,使器件结构变得简单,便于加工装调.     

像散透镜对双曲余弦-高斯光束参量的影响

为了进一步研究双曲余弦-高斯光束的特性,从广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式出发,对双曲余弦-高斯光束通过像散透镜后的光束参量,例如束宽和远场发散角的相对误差作了研究.结果表明,束宽和远场发散角的相对误差与像散因子C2,偏心参量α,瑞利长度z0以及透镜焦距f等有关.几何焦面上x和y方向束宽的相对误差与像散系数C2和偏心参量α变化相同,而在像方束腰处两方向相对误差变化迥异.此外,束宽的相对误差还与传输距离z有关.因像散影响,在x和y方向远场发散角一般不相等,并且还与偏心参量α有关.     

CCD检测激光束折散宽度及在柱面镜曲率半径测量中的应用

本文介绍一种检测柱面镜曲率半径方法。该方法的基本原理是利用准直激光束通过柱面镜产生扇形折射光束,折射光束散开的宽度同柱面镜曲率半径直接相关。利用线阵CCD和微机数据处理系统,可以高精度确定折散光束宽度,进而确定出柱面半径。将这种检测技术应用于汽车灯配光镜柱面半径测量,测量精度达到2%。     

内含柱面透镜的象散腔

本文用矩阵光学的方法研究了内含柱面透镜的象散腔，给出了其稳定图，此图清楚地显示出由于象散作而使用腔稳定工作区域大大缩小，本文还给了显示象散特征的稳定脸膜参数计算公式，并作了数值计算。     

探测束非聚焦CW交叉束热透镜的理论分析

本文基于把样品池当作薄位相板,运用傅里叶光学理论,对探测束非聚焦CW双束正交热透镜构型进行了理论分析,预示了由此构型产生的热透镜特性。     

激光二极管线阵光束变换研究

推导出激光二极管线阵光束通过透镜系统的光强分布表达式，分析了出射光束的传输特性，设计一种凹柱透镜的光束变换系统得到一维均匀光强分布。此外，给出扩展角宽度的计算公式。     

单个椭球面扩束透镜的设计研究

为了设计单个椭球面缩束(扩束)透镜,采用全面学习策略的粒子群算法作为设计方法,依据光线折射定律矢量形式所表征的椭球面折射特性进行了理论分析,得到了用全面学习策略的粒子群优化算法设计单个椭球面缩束(扩束)透镜的适应度数据公式,设计出了线度小于170mm缩束14.16倍的单个椭球面缩束透镜,并用光线追迹方法模拟了缩束或扩束过程。结果表明,单个椭球面透镜可以起到缩束或者扩束作用,全面学习策略的粒子群算法可用于椭球面缩束透镜的设计。这一结果对于简化扩(缩)束系统结构、设计出适应于不同要求的单个扩(缩)束透镜是有帮助的。     

轴棱锥非圆对称加工误差对贝塞耳光束质量的影响

在惠更斯-菲涅耳衍射积分理论和稳相法的基础上,分析了轴棱锥非圆对称加工误差对其所产生的零阶贝塞耳光束(J0光束)质量的影响,对CCD拍摄的贝塞耳光斑图样进行了数值模拟。计算结果指出,当轴棱锥的截面为圆对称的理想加工时,轴棱锥产生的光场分布为近似理想的零阶贝塞耳光。当存在非圆对称加工误差,且截面为椭圆形时,衍射光斑将偏离J0光.随着椭圆半长短轴之差的增大,偏离程度增大。实验结果和理论模拟吻合得很好。