一种变倍扩束镜的设计

通常应用在激光光学系统中的准直扩束系统的扩束比是固定的,但有时需要激光光学系统的出射光束是变化的.基于高斯光学理论,分析了无焦连续变倍准直扩束系统的原理,实现了无焦连续变倍准直扩束系统的设计,并得到了验证.     

半导体激光测距机非球面准直整形元件的设计

准直整形光学系统的设计可以提高半导体激光测距的测程和精度,系统中采用非球面光学元件优点突出.某测距装置采用4×1半导体激光器阵列,其波长为905 nm,发散角为25°(V)×10°(H).根据半导体激光器的远场发散角特点,结合非球面光学设计理论,基于ZEMAX软件设计出非球面准直整形元件.由计算结果可知,准直整形后垂直于结方向和平行于结方向发散角分别为3.33 mrad和2.67 mrad,光斑更均匀,能量利用率提高.     

光学元件污染对红外光学系统信噪比的影响分析

红外光学系统直接暴露在外界热环境中,光学元件表面微粒污染的存在将降低红外光学系统的探测性能,严重时还可能会缩短其工作寿命。合理判断光学元件的污染容限并采取适当的镜面清洗及维护措施有利于红外光学系统的良好运行。介绍了红外光学系统中信噪比的计算方法,利用ASAP软件建立了典型红外光学系统的三维仿真模型,研究了信噪比随系统反射镜表面污染程度的变化规律,据此讨论了该红外光学系统中光学元件的污染容限,并分析了元件光学特性对光学元件信噪比的影响。研究结果表明,随着红外光学系统中光学元件表面污染程度的加重,系统信噪比将明显减低;当元件光学特性变差时,为保证低信噪比微弱信号的有效探测,必须严格控制光学元件表面污染微粒的覆盖率,使其表面洁净程度保持在更高的水平。     

高斯光束变换与激光校枪瞄准仪光学系统设计

描述了He-Ne激光准直系统的激光光学设计问题。着重叙述了ABCD定律在光学系统轮廓尺寸计算中的具体应用，得到了一些与几何光学相区别的、有用的公式、结果及曲线。讨论了高斯光束经过准直系统变换后的一些问题。给出了一个基模输出He-Ne激光的准直系统结构设计结果，因而对激光准直仪的设计具有普遍参考价值。     

光探测器与光学系统

0101941强激光光学元件表面功率谱密度函数估计[刊]/沈卫星//强激光与粒子束.—2000,12(4).—392～396(D)在扼要描述了光学元件表面轮廓测量中功率谱密度(PSD)函数的基本概念、公式和应用基础上,重点讨论了光学元件表面低频和中高频空间频率 PSD 对光场分布的影响。并给出了强激光光学元件表面 PSD 函数曲线的几个实测结果。参80101942发射光学系统分析[刊]/李有宽//强激光与粒子束。—2000,12(1).—15～18(C)采用矩阵光学方法导出了发射光学系统的传输变换矩阵和具有两级扩束系统的发射系统的调焦公式,研究了输入激光不是平行光时远场焦点位置的变化和一级扩束系统焦距变化对系统焦距的影响。参3     

可在线应用的大口径溶胶-凝胶膜光学元件激光清洗工艺研究(特邀)

在高功率激光装置中,光学元件表面的污染物会降低光束质量甚诱导光学元件损伤。针对装置中受污染的镀有SiO₂溶胶-凝胶增透膜的大口径真空隔离片(430 mm×430 mm),使用波长为355 nm的Nd:YAG脉冲激光器模拟在线激光清洗实验。实验中采用了单发次激光干式清洗与气流置换系统辅助的激光清洗系统,研究了关键特征参数对激光在线清洗效果的影响规律,获得了可用于激光在线清洗的工艺参数。光学元件的处理采用光学显微镜、暗场成像法表征以及图像处理软件分析。实验结果表明,激光在线清洗光学元件存在最佳工艺窗口。通过气流置换辅助的激光清洗方法后,相较于单纯的单发干式激光清洗,激光清洗能力有大幅提升。因此,气流置换系统辅助单发激光清洗能有效提高其清洗能力,为高功率激光装置中大口径光学元件表面污染物在线去除提供了一种有效手段。     

高精度激光准直系统的研制与分析

阐述高精度激光准直系统的总体构成及特点,着重分析高斯激光束经过薄透镜的变换规律、最佳准直区域以及激光准直光学系统的设计思路.给出系统光电接收转换元件的主要技术参数、直线度误差测评软件的设计方法和用于高精度激光准直系统实现直线度误差的静态、动态测量方法和直线度误差的主要评定方法.利用开发的测评软件,对系统进行了实验测试,给出了实验结果,并对该系统的应用作了展望.     

光路自动准直中腔镜及反射镜控制算法

激光装置光路准直系统通过多块腔镜及反射镜的角度调整,使光路的指向和位置达到物理指标要求。为提高远近场光路准直的效率,减少电机调整次数,提出一套准直算法,腔镜准直使用正圆调整算法,反射镜准直将关联系数矩阵由传统的2维改进为4维。通过准直光学实验平台,验证了该算法收敛速度快,电机调整步数更精确,移动次数更少,小于3次就满足准直精密度要求。     

大功率半导体激光束非球面准直系统的优化设计

为实现空间激光束的远距离传输,利用矢量折射定理研究了大功率半导体激光器发散光束经非球面、非轴对称准直系统的光传输特性。对空间光线传输得出了矩阵传递公式,并针对大功率线源半导体激光器的发散光束进行了高精度的准直优化设计。为实现对激光束的进一步准直,利用光学设计软件CODE-V设计了卡塞格伦光学天线。利用两点法对发散角进行了实验测试,结果表明优化设计的准直系统发散角为1.924 mrad,经光学天线进一步准直后的发散角为96.2μrad。本空间光线追迹方法对复杂光学系统的精确计算具有一定参考意义,所设计的大功率线源激光束准直系统能广泛应用于远距离激光通信系统中。     

基于多波长光学系统结构的透射波前检测

基于多波长波前检测技术的实际需要,设计了多波长激光干涉仪光学结构。结构基于菲索干涉原理,使用分光棱镜集成5个波长的激光光源。通过笼式系统减小了光学结构各部分的同轴误差,采用消色差镜头作为干涉系统的准直系统和成像系统,缩短了调整准直系统行程的同时,也减小了系统内部光学系统的色差。使用该光学结构对光学系统进行测量,采用转换多项式法计算的Zernike系数-波长曲线符合预测结果。多波长激光干涉仪光学结构提高了多波长透射波前的检测效率,有利于多波长透射波前检测技术的工程化和推广,并为新仪器的开发提供了借鉴。     

非球面光学表面缺陷检测技术现状和发展趋势(特邀)

非球面光学元件具有更大的自由度和灵活性,广泛应用在航空航天、微电子装备、光学精密测量、激光光学等诸多领域。光学元件表面缺陷将影响光学系统性能,而表面缺陷控制需要相应检测手段,高分辨率、高精度、高效率光学表面缺陷检测仍存在技术挑战。文中综述了光学元件表面缺陷类别、评价标准及检测方法,重点探讨了非球面光学元件表面缺陷检测技术及其应用范围,分析比较了各种方法的优缺点,最后对表面缺陷检测技术发展趋势进行了展望。     

用于X射线聚焦和准直的多细管式光学元件

X射线光学系统的发展总是遇到难以解决的问题.在X射线波段,对大多数材料的折射率接近1.根据费涅耳方程,X射线反射系数很小,仅在掠入射光学系统,X射线反射系数较大.因此,既不像普通的折光学系统也不像普通的反射光学系统可用于很多应用领域.甚至为X射线波段专设计的掠入射光学系统在技术是相当难实现的.多细管式光学元件可代替以往的光学元件用于X射线聚焦和准直.这种光学元件比其他方法有很多优点.     

光学元件激光损伤在线检测装置

设计并搭建了一套光学元件表面损伤检测装置,用于激光损伤实验中光学元件表面损伤的自动化在线检测。装置主要由自动变倍显微相机、高精度位移传感器、两维扫描轴、调焦轴、快速复位平台和系统控制器组成。两维扫描轴按照规划好的弓形路径对光学元件表面激光辐照区域进行扫描,调焦轴对位移传感器反馈的离焦量进行实时修正,显微相机采集子图像并进行保存。首先,分析影响图像拼接精度的主要误差源并通过图像矫正等方法进行补偿;然后,利用图像拼接技术将矫正后的子图像矩阵进行高精度无缝拼接,得到大面积高分辨率的光学元件表面损伤图像;最后,对损伤图像进行后处理得到损伤个数和损伤面积等信息。实验结果表明:装置在5 min内实现了光学元件表面15 mm15 mm区域的扫描拼接和检测,成像系统分辨率优于228 lp/mm,图像拼接误差小于2 pixel。     

低空航天器轨道上光学件的剥蚀效应

今天,有许多光学系统,例如各种望远镜(光学的、紫外/远紫外的、X射线的)、扫描系统和地球观测相机,被发射到太空.为了增加光学系统的透光效率和分辨本领,要求提高系统中各元件的光学表面质量.为了获得更多的关于光学材料毁坏阈值的信息资料,研制了“表面效应样品监视装置     

大口径光学系统在空间的应用

在八十年代美国实施战略防御计划时,研制了空基、地基高能激光器以对抗前苏联核导弹袭击.这些防御系统中主要的光学元件是可以控制和聚焦光束的大型反射光学系统.用空基光学系统作为送入轨道激光器的系统,或作为地基激光器中继反射系统.因此要求空间光学反射镜重量轻,并有精确定位和跟踪以及静态、动态调焦的面形控制和波前误差校正装置.这类的反射光学系统必须能装入现有的空间运载系统,如宇航飞机,并且在轨道中能展开.大型光学系统的展开结构至今未能成功地解决这一难题.     

光学表面微粗糙度光散射矢量特征

一、引言光学零件和薄膜表面(下面简称为光学表面)微观粗糙度引起的光散射观象一直是人们所关注的问题。对于相干光学系统,散射光降低了系统的信噪比,而在高能激光装置中散射光使脆弱的元件遭到损伤。为此人们建立了许多理论,对不同程度的粗糙表面从理论上进行分析研究,并从实验上加以证实。在光学表面范围内比较重要的两种理论是:标量散射理论与矢量散射理论。处理表面微粗糙度的标量散射理论产生于五十年代,是从衍射理论中的基尔霍夫积分推得的。标量散射理论能说明散射光的大小与入     

光学识别系统小型化设计

针对光学识别系统的技术指标,对其光学系统进行小型化设计.其中,傅里叶透镜与准直扩束系统均采用摄远型式结构,在满足其长焦距的前提下大大缩短了系统的光学筒长.为了使系统结构更精巧,引入了二元光学元件,利用ZEMAX辅助设计软件对光学系统结构进行优化;通过有效地折叠空间光路使系统布局更紧凑,最后研制出的小型化透射式光学识别系...     

微型光传感器

1 引言 近年来,利用小型、集成化的微型光学系统的传感技术在微机械领域得到了长足的发展（见表1）。利用微细加工技术使批量生产和降低成本成为可能,而光学元件、电子元件和微机械元件的集成化可望实现高功能化和智能化,从而人们期望这些元件在工业方面得到广泛应用。光学元件的集成形式有光波导型、在硅基底上自由配置光学元件的自由空间型和混合型三种。在制作方法上,分为只利用程序加工技术集成光学元件的单片集成和将一部分光学元件表面组装在一起的混合集成两种。单片集成不需对每个光学元件准直,一次即可批量生产。而混合集成则具有将     

高功率准分子激光MOPA系统中的三路激光准直技术研究

光束自动准直是大型激光装置中的重要组成部分。以准分子(XeCl)激光主振荡功率放大(MOPA)系统中一个典型的像传递单元为例,着重介绍了准直基准的建立、3路激光自动准直的原理、电荷耦合元件(CCD)图像采集与分析处理。通过实验验证,该准直单元准直效率高,准直精度能够满足MPOA系统的光束准直要求。     

用激光进行光学准直

美帝珀肯·埃耳默公司首次为光学加工应用特别设计了一种新型激光准直装置。公司讲,用这种低功率激光准直进行测量的精度比用通常的光学加工高5倍。除提高精确度外,这种激光准直装置还可由少数的不熟练的人员操作。