二维光束整形的衍射光学元件设计

采用加权串行迭代算法(WSI)设计衍射光学元件(DOE)，将二维圆形高斯分布的激光光束分别整形为二维正方形和三角形的均匀光束，同时实现了光束形状改变及振幅分布均匀化的功能．模拟计算结果表明，用WSI设计得到的输出波形形状基本达到要求，转换到均匀区的能量效率分别达到95．3％、93．6％．     

基于迭代傅里叶变换算法的光束整形元件位相编码的优化设计

基于迭代傅里叶变换算法 ,提供了对具有 2个台阶二元光束整形元件进行位相编码的优化设计方法 ,详细研究了初始位相选取以及引入强度自由度、位相自由度在迭代傅里叶变换算法中对再现像品质的影响 ,得到了衍射效率更高的光束整形元件位相掩膜     

用HIO算法研究光束的空间整形

基于HIO算法,设计了用于光束整形的二元光学元件,从两条不同的途径给出了高斯光束的整形结果。所得“平顶”光束的顶部均匀性很好,且边缘非常陡峭、旁瓣小,表明HIO算法是用于二元光学元件设计的有效算法。     

高斯光束经含失调透镜的猫眼系统反射特性研究

为了分析猫眼光学系统中透镜失调对高斯光束反射特性的影响,将分划板的光瞳函数展为有限项复高斯函数之和,并利用适用于失调光学系统的广义衍射公式,求解了高斯光束经含失调透镜的猫眼光学系统的反射光场近似解析式,针对给定猫眼光学系统定量分析了透镜失调量对反射光束场分布的影响.结果表明,透镜的角位移比横位移对反射光束传输特性的影响...     

用激光直写制作光束整形元件的实验研究

利用迭代傅里叶算法优化得到了特定衍射图样的位相结构，分析讨论了采用单光束激光直写系统进行逐点光刻制作2个台阶二元光学元件位相掩模的基本原理，并给出了实验结果和实验误差分析，从而为发展一种制作周期短、成本低，且无对准误差的二元光学元件的制作方法提供了一种可能．     

激光光束整形的设计和研究

提出了一种加工工艺成熟、利用率高、实现过程简单的位相透镜光束整形方法。采用几何变换方法进行激光高斯光束平化的研究和设计,给出了模拟设计结果并作了简要分析     

基于末位淘汰GSGA算法的平顶光束整形研究

激光技术发展迅速,在医疗、生物、军事和材料等领域应用广泛,但激光光强的高斯型分布限制了激光的进一步应用。平顶光束整形技术应运而生并受到广泛关注。针对该问题,提出了基于末位淘汰制（LPE）、GerchbergSaxton(GS)算法和遗传算法（GA）的LPE-GSGA算法,优化空间光调制器的相位分布函数,将高斯光束整形为平顶光束。仿真结果表明,LPE-GSGA算法输出光束指标优于GS、广义自适应加性（GAA）、加权GS(GSW)和GSGA算法。与GS算法比较,LPE-GSGA算法的误差平方和（SSE）指标降低10.1%、拟合系数η提升0.85%,对相位初值的依赖程度约降低1个数量级,输出光束顶部光强突变点更少、旁瓣减少且幅度更低。LPE-GSGA算法减少了对初值的依赖程度,使高能量利用率、高光束顶部均匀度的平顶光束整形成为可能。     

整形二元光学元件衍射效率的研究

设计了用于将He-Ne激光基模光束整形为环形光强分布的光束二元光学元件;并进行了实验分析,在实验中,主要改变输出面距BOE的距离L,测得输出面的衍射效率,并与数值计算相比对.     

高斯光束微圆孔衍射的整形变换

激光在实际应用中常需要进行光束整形以便更好地适应实际需要.先从基尔霍夫衍射公式出发经过适当推理,导出了高斯光束通过微圆孔衍射变换的解析计算式,再分析讨论了高斯光束通过微圆孔衍射时的3种整形变换.利用Matlab软件进行计算仿真实验,给出了高斯光束通过微圆孔衍射的3种整形变换的情形,实验表明了解析计算式的可靠性和高斯光束...     

整形二元光学元件衍射效率的研究

设计了用于将He-Ne激光基模光束整形为环形光强分布的光束二元光学元件;并进行了实验分析,在实验中,主要改变输出面距BOE的距离L,测得输出面的衍射效率,并与数值计算相比对.     

锑化镓基半导体激光器高效率光束整形

锑化镓基半导体激光器发光波长为1.8～4微米,因为具有体积小、重量轻和电流驱动等优势,应用范围很广。但是单管激光器并不能提供满足实际应用的激光功率,因此需要将已经成功应用于近红外半导体激光器的光束合成方法移植到中红外波段。在各种光束合成方法中,高效率的光束整形都是重要基础。展示了一种采用多只单管半导体器件的高效率光束整形方法,并在实验中实现了1.94微米波长1.93瓦连续光功率输出,整形效率高于90%。这个光束整形方法可以用于构建更复杂的光谱或相干光束合成。     

用于超宽焦斑光束整形的大口径衍射光学元件设计和制作

采用改进混合优化算法首次设计并制作了口径168.7 mm的连续衍射光学元件实现类环形光束入射,输出直径650μm超宽焦斑光束均匀照明.用Nd:YAG脉冲激光器1.064 μm波长激光进行实验,获得了与设计尺寸相符、边缘陡峭、无中心尖锐脉冲、具有极好的离焦宽容性的宽焦斑,但焦斑顶部不均匀性较大.对此进行了深入的模拟分析,结果表明:焦斑顶部较大的光强调制主要来源于现有的工艺及实验条件误差.     

在光纤末端基于贝塞尔光束的自由空间涡旋光发生器

设计了一种基于贝塞尔光束衍射的自由空间涡旋光发生器。贝塞尔光束在单模通 过一个螺旋相位盘在光纤末端传输的方法,然后逐渐演变为涡旋光束,并可在采用自由空间 中进行调制。利用时域 有限差分(FDTD)软件对发生器的工作波长范围、极化灵敏度和加工容差等特性进行了分析 。对比不同拓扑数值的 涡旋光束在自由空间中传播100 μm的结果,表明本文提出的光纤涡 旋光发生器具有在光纤中自然获得的贝塞尔光 束的非衍射特性,能够产生特定的贝塞尔光束,在高分辨率成像、粒子捕获和操纵等方面具 有潜在的应用前景。     

光学组合半导体激光器输出光束特性研究

为了评价光学组合半导体激光器的输出光束性能,采用两种方法从理论上分析了光学组合半导体激光器的输出光束的光束传播因子.第1种方法与传统堆栈式半导体激光器的光束质量评价方法类似,通过几何光学得到光束束宽;第2种方法采用管芯光强分布的类高斯模型计算输出光束的二阶矩进而得到光束束宽,最后均得到输出光束的光束传播因子与激光条单元数及激光条包含管芯数的关系.进行了3个激光条组成的光学组合半导体激光器的实验,获得输出功率120W,功率密度209W/cm2,光束平均间距1.1mm,整体光束传播因子M2=197.对比了两种方法及实验结果.结果表明,这两种方法可以用来估算光学组合半导体激光器的输出光束质量.     

取样光栅的反射谱特性及其应用

本文基于取样光栅的独特反射谱特性,对其作为光子器件如DBR激光器、波分复用/解复器和光插分复用器的结构图作了探讨.通过比较得知,用取样光栅构成的新型光子学器件比用单纯的光纤光栅构成的光子学器件在未来的密集型波分复用(DWDM)光纤通信系统中更有实用价值.     

基于衍射光学器件的光学图像级联加密系统

提出基于衍射光学器件的光学图像级联加密系统.一般来说,一个n级系统可由n个透镜串联组成.经过优化设计的衍射光学元件如相位板等相应的放置在系统的空间域和频谱域.当系统在平面波照明下,便能在输出平面获得解密图像.这些衍射元件可通过级联迭代傅里叶变化算法设计.计算机模拟结果显示,算法具有很快的收敛速度,而且所应用于的系统的级次越多,相应的收敛速度越快.级联系统能够高质量的恢复原始图像,使之与原始图像的均方差小于5×10-30.采用密钥共享方案,级联系统可以用作多用户系统,这样能使安全性明显提高.     

基于缺陷镜的空心结构光束直接产生研究

空心光束是一种重要的结构光,是光场调控研究领域的热点之一。拉盖尔-高斯光束是一种典型的空心光束,因其螺旋状相位且携带轨道角动量,因而也被称为涡旋光。涡旋光在光通信、量子纠缠和超分辨成像等领域有着极高的应用价值。本研究以全固态两镜凹平腔Nd:YVO;激光器作为实验平台,通过在输出平面镜上制造点缺陷,达到抑制低阶高斯模式起振,从而获得高阶拉盖尔-高斯涡旋激光输出的效果。在连续波情况下,最高获得了16阶涡旋激光输出;在吸收功率为3.3 W时,获得最高功率为280 mW,激光斜效率为18.6%。进一步通过在谐振腔中插入Cr:YAG可饱和吸收体,首次演示了具有正反手性的拉盖尔-高斯同时被动调Q脉冲激光,稳定输出的最短脉冲宽度约为232 ns,相应的脉冲重复频率约为229.1 kHz。本研究表明点缺陷镜是一种稳定可靠的直接产生高阶涡旋光的手段,并且可以与被动调Q等固体激光技术结合产生不同运转方式的空间结构光束。     

基于硫系玻璃的折衍混合光学无热化镜头设计

针对非制冷红外镜头高分辨率、批量化和低成本的需求,通过硫系玻璃和锗单晶的材料搭配,利用折衍混合的设计方法,设计一款仅包含三片,可用于枪瞄、车载夜视和安防监控等领域的光学被动补偿无热化镜头。在理论推导的基础上,进行了相应的工程化设计,提出了满足精密模压生产工艺的光学设计方案。实验验证表明,该镜头在-40~55 ℃范围内成像清晰,满足指标要求。在实际工程应用中,具有生产成本低、成像性能好等特点。