衍射微透镜阵列用于半导体激光光束匀化

提出了一种用衍射微透镜阵列对半导体激光光束进行匀化的方法,解决了折射型微透镜阵列难于实现高填充因子、高精度面型的难题。基于标量衍射理论,设计了具有多阶相位结构的衍射微透镜阵列。采用菲涅耳衍射公式,推导了半导体激光从输入面到输出面的光场计算公式。数值模拟了成像型微透镜阵列匀化系统,并研究了微透镜口径及相位台阶数对焦斑均匀性的影响。结果表明:当衍射微透镜的口径D=0.27 mm、相位台阶数L=16 时,可获得不均匀性约为5%、系统能量可利用率达97%的均匀焦斑。     

基于微透镜阵列的半导体激光器堆栈匀化系统

半导体激光器由于自身波导结构的不对称性导致光强分布不均匀而限制了其应用,为了对半导体激光光束进行整形以获得均匀光斑,设计了一种基于微透镜阵列的半导体激光器堆栈匀化系统。分析了微透镜阵列对半导体激光的匀化原理和光束匀化过程,通过分析微透镜边缘衍射对匀化光斑影响确定了微透镜孔径范围,采用近轴矩阵光学推导了目标光斑发散角。结合实例对微透镜阵列光束匀化系统进行了仿真和实验验证,实现了均匀性为91.89%的均匀光斑。     

半导体激光器光束匀化系统的光学设计

为了提高半导体激光器光束的均匀性,设计了非球面与微柱透镜阵列相结合的匀光系统。快轴方向利用光线追迹设计非球面匀化透镜;慢轴方向采用微柱透镜阵列对光束进行分割叠加。半导体激光器输出光束通过该匀光系统,在目标面上可以得到能量匀化的方形光斑。利用Zemax光学软件对半导体激光器单管和阵列进行匀化仿真,验证了该匀化系统应用于半导体激光器整形的可行性,得到了目标面动态范围变化对均匀度的影响程度,研究了微柱透镜阵列间距变化及快轴匀化透镜旋转对光斑均匀度的影响。单管和阵列在输出面上的光斑均匀度均大于90%,能量传输效率分别为95.4%和96.2%。该设计结果对半导体激光器光束匀化具有一定的参考价值。     

基于微透镜阵列光束均匀化的傅里叶分析

为了提高高功率固体激光器泵浦光束的均匀性,分析了成像型和衍射型微透镜阵列匀化光束的基本原理,基于菲涅尔衍射和傅里叶变换公式,推导出了微透镜阵列焦平面上光强分布的解析表达式,比较了两种光束微透镜阵列对光束匀化的效果。同时,研究了成像型微透镜阵列子透镜的相对孔径及微透镜阵列间距对光强分布的影响。结果表明,成像型微透镜阵列具有更好地匀化效果,且子透镜孔径是影响光束均匀性最主要的因素。     

基于随机微透镜列阵的激光光束匀化方法

利用微透镜列阵实现光束的分割和叠加是一种典型的光束匀化方法。而在微透镜列阵实现激光光束匀化时,由于微透镜列阵的周期性和激光的相干性,匀化光斑会产生周期性点阵分布现象,降低了光束匀化质量。提出一种利用中心离轴型随机微透镜列阵消除点阵效应以实现激光光束的匀化方法。在分析光束经过微透镜列阵的传播特性基础上,设计列阵中各个子透镜单元的几何中心偏离其光轴,利用中心离轴量的随机性打破微透镜列阵的周期性,消除目标面处的点阵现象,实现高均匀性的光斑分布。采用移动掩模技术制备随机微透镜列阵,并开展激光光束匀化实验。结果表明,该方法能够有效提高激光光束的均匀性,有望在激光加工、医疗和照明等方向有较大的应用前景。     

多孔径光束积分激光匀束器理论与设计

分析了多孔径光束积分匀束器的基本原理和设计理论,分别设计了衍射型和成像型微透镜阵列激光匀束器,将高斯光束整形为平顶光束。光线追迹的结果表明,当微透镜阵列的菲涅尔数较大时,两种匀束器都能获得良好的匀束效果,而成像型能比前者提供更好的光束均匀性和边缘坡度。此外,入射光的准直性能会影响匀束效果,当入射光发散角较大,超过微透镜数值孔径时会导致像面光斑出现明显旁瓣,无法实现正常的匀化。     

光学胶膜液体可变焦微透镜阵列

微透镜阵列在光束匀化、波前测量、集成成像等领域有广泛应用。设计了一种基于光学胶膜(Optically Clear Adhesive, OCA)的液体可变焦微透镜阵列。采用矩形排列的硅微孔阵列控制单个透镜的孔径和排布,并以OCA光学胶膜和去离子水作为微透镜阵列的塑形材料。通过调整微流体腔内液体注入的体积实现对透镜焦距从1.46~10.44 mm的调整。依据聚焦与成像实验证实了微透镜阵列具有良好的均匀性。最后,将该微透镜阵列应用于激光光束匀化整形,通过一对微透镜阵列实现了光束匀化整形。进一步通过固定一对微透镜阵列的间距实现匀化光斑尺寸在7.2~8.4 mm内可调,为匀化光斑尺寸可调提供了新思路。     

非球面镜准直大功率半导体激光阵列远场特性

针对目前采用非球面快慢轴准直镜准直的大功率半导体激光阵列的远场光束特性在理论上缺乏准确的描述,而常用的单一能量利用率光束发散角不能够准确地描述半导体激光器准直光束的特性,难以有效指导其后整形、聚焦等光学系统设计的问题,文章利用CCD成像结合图像处理手段对半导体激光阵列光束经过非球面快慢轴准直镜后的远场光束进行实验研究。实验结果表明,随着能量利用率选择不同快、慢轴远场发散角变化趋势有较大区别,在较高能量利用率条件下,快轴方向能量利用率的微小增加可导致光束质量的迅速劣化,对光学系统要求苛刻;而慢轴方向能量分布较为均匀,光学系统冗余量较大。     

基于微透镜阵列的光束积分系统的性能分析

为了提升高功率固体激光器抽运光束的均匀性,研究了成像型和非成像型光束积分系统光束匀化机理。从光斑尺寸、最大入射角及光斑均匀性三个方面,详细对比了两种积分系统的性能特点。分析表明,成像型光束积分系统不但具有更好的匀化效果,相比非成像型还降低了对半导体激光器(LD)光束准直的要求,并且可调整微透镜阵列间距实现光斑尺寸的改变,拓展了系统应用范围。经实验测试,在照明范围内LD阵列光束经成像型积分系统后光斑不均匀性小于10%。     

激光光刻大面积扫描投影成像光学系统测试及评价

基于351nm XeF激光大面积投影成像光刻系统,通过对其光学系统包括光学照明系统和折叠投影系统进行光学性能测试。由激光经过柱面透镜、微透镜阵列均束器以及投影折叠物镜之后产生的能量及光束质量变化,将准分子激光光束均匀性评价指标部分运用到光学系统的评价之中,得到光学系统在不同关键位置的能量分布曲线以及平顶因子关系图,表明微透镜阵列均束器虽保证了整个光学系统各处光斑的均匀性,但衍射却造成了能量利用率的降低。同时,通过对印制电路板(PCB)和玻璃(ITO)进行曝光和显影实验,表明该双远心共焦投影光学系统,只要控制使均匀输出的能量符合曝光剂量,就能够满足分辨率的要求。     

共形天线阵列流形的建模方法

 共形天线阵列流形的数学建模是共形阵列天线信号处理的前提和基础.由于载体曲率和单元方向图指向的差异,在共形天线阵列流形的建模中,我们遇到的突出难题是如何实现单元极化方向图在阵列全局坐标系中的有效建模.首先利用三次欧拉旋转变换构造了任意三维几何载体共形天线全局直角坐标系到单元局部直角坐标系旋转变换的统一框架,并以此为基础,实现了共形天线全局极坐标系到局部极坐标系的空间旋转变换和单元极化方向图的全局旋转变换.最后,通过柱面共形阵列天线固有的遮蔽效应进一步验证了单元方向图旋转变换的正确性.     

Project Array

两年前,JBL首度发表集合了顶级的压缩驱动器、恒指向性技术,具创新意义的新一代高品质扬声器Project Array系列。 Array系列采用缘自JBL运用于全世界电影院以及演唱会等公共场所的专业系统（其中有美国好莱坞的希区柯克剧院、中国剧院、米高梅剧院、联艺剧院、澳大利亚悉尼歌剧院、日本维真影院等）,该扬声器能够兼容超高频比特率的最新的数字源,包括SACD等,确保您将真实的聆听到原声演绎的细微差别。     

相控阵雷达与光控相控阵雷达

对在国际军备竞争中占据了重要地位的雷达作了全面的概述。针对传统机械扫描雷达扫描速度缓慢、精度低、可靠性不高等缺点引出了当今研究热点相控阵雷达，阐述了其工作原理及优缺点，并指出随着现代国际形势的发展传统相控阵雷达所暴露出的无法适应宽带宽需求的缺陷。在此情况下光控相控阵雷达应运而生，描述了光控相控阵雷达中的关键技术-光学真延时技术的原理，归纳了光学真延时技术的各种实现方案，并简述了国际上光控相控阵雷达的发展历程。     

Array technology

A review of advances in devices and components applicable to modern phased arrays is given. Phase shifters as well as solid-state transmit/receive modules are discussed. Approaches to cost reduction using higher levels of integration (different packaging approaches) and new materials are also covered     

曲线阵列

在《电声技术》前几期介绍MeyerSound线阵列理论研究及直线阵列M３D的基础上，继续就线阵列中的曲线阵列进行探讨。水平曲线阵列是由已经沿用了几十年的工业标准的梯形箱体组成，该标准是MeyerSound早在８０年代初开发的MSL－１０扬声器系统始创，它们的特性已被人们广泛熟知。这一古老的线阵列在专业扩声领域中展现出新的应用。在这些应用中，阵列为了适应覆盖的要求，通常是弯曲的（在有些例子中是完全弯曲的）。但弯曲的“线阵列”的特性很复杂，会因频率不同而产生改变，为了正确应用垂直曲线阵列就一定要理解它。当代实用的线阵列…     

基于PARAFAC与阵列旋转的阵列标校方法

该文研究直接序列扩频通信系统天线阵列标校问题。提出了一种基于PARAFAC与阵列旋转的阵列标校方法。该方法利用直接序列扩频通信信号特点以及平行因子的分析方法对阵列通道参数进行估计,并结合天线阵列的旋转技术得到一种阵列有源标校方法。该方法无需知道标校源信号的波达角,就可对阵列进行标校,给实际应用带来方便。仿真结果表明该方法可行、有效。     

阵元排布对线性阵列天线的影响分析

线性阵列作为智能天线的一种阵元排布方式,在第三代移动通信中有着特殊的应用。在相同阵元个数的情况下,采用Matlab软件对均匀线阵、约束最小冗余线阵和最优哥伦布线阵的角度分辨能力和主瓣宽度进行仿真比较。仿真结果表明,最优哥伦布线阵可以获得更佳的角度分辨能力和更窄的主瓣宽度,但是会引起方向图旁瓣电平的升高。     

顺序扫描阵列配置方法研究

对于超宽带稀疏阵列,均匀无冗余阵列具有低栅瓣水平和高方位向分辨率。阵列配置的目的是设计双程阵列,使其单程等效阵列是均匀无冗余的。文中主要配置顺序扫描阵列,证明了若阵元总数大于4,没有均匀无冗余阵列的配置方法。然后给出了一种非均匀阵列配置方法,分析了其方位向分辨率和栅瓣水平。理论与仿真表明,文中提出的方法比与其阵元总数相同的端发多收阵列的栅瓣低。最后,根据所需要的方位向分辨率和栅瓣水平配置了一种实际顺序扫描阵列。     

一种应用于平方公里中频阵的八角环天线阵

结合平方公里中频孔径阵列的应用场景,文中提出了一种基于电阻膜频率选择表面的超宽带八角环天线单元。其通过在八角环天线阵列与接地板之间加载方环形电阻膜频率选择表面,对由金属地板在对应频点因反相叠加而产生的驻波峰值有效抑制,进而拓宽了天线带宽以及降低了天线剖面。仿真结果表明:加载电阻膜频率选择表面后,天线阵元最终在±45°扫描范围内获得了5:1的阻抗匹配带宽,且天线的剖面降低了约27%。此外,在整个工作频带内天线阵元具有稳定的有源方向图、较宽的半功率波瓣宽度以及较好的极化性能。     

基于虚拟阵叠加原理的阵列抗干扰方法研究

提出了一种基于虚拟阵叠加原理的阵列抗干扰方法。将相控阵列分解成一个主阵列和 N 个虚拟阵列,主阵列采用 Taylor 幅度加权实现低旁瓣电平,并通过相位控制使主波束对准来波方向。虚拟阵列也采用 Taylor 加权,并在主阵列旁瓣上产生 N 个零点,实现阵列的旁瓣对消, 虚拟阵的低旁瓣将减少对阵列主波束的影响,虚拟阵加权后与主阵列叠加最终得到整个阵列抗干扰的幅相权值。文中使用该方法对一个 24 元直线阵进行抗 3 个干扰的设计验证,在 3 个干扰方向实现了小于-100dB 的零点,证实了该方法的有效性。