无衍射贝塞尔光束的实现方法

无衍射光束是一种新兴的光束，它具有很好的应用前景，本文给出了无射贝塞尔光束的理论背景、实现方法及相应实验结果，比较了这些方法的优缺点，提出了无衍射光束的应用范围。     

在红外GaAs光折变晶体中透射和衍射光束的空间相互作用

给出用1.15μm红外He-Ne激光在光折变GaAs晶体中进行相对传播双光束耦合的理论和实验研究,透射和衍射光束偏振态空间相互作用的交流分量具有Sin2φ的函数形式,结果表明理论与实验符合很好.     

双光栅非相干组束系统单光束耦合效率分析

为了保证组束激光的光束质量,在非相干光纤激光组束系统中再引入一个与之平行的衍射光栅.这种双光栅非相干组束系统的单光束耦合效率是单程耦合腔效率和光栅衍射效率的合成,通过理论分析和数值计算,结果表明在设定的组束参数下双光栅非相干组束系统的单光束耦合效率可以达到75.9%左右.     

高斯光束对颗粒衍射测量的影响

理论推导了高斯光束的圆孔夫琅和费衍射结果并与平行平面波的圆孔夫琅和费衍射结果进行比较,数值计算和理论分析表明,当激光光束的束宽半径远大于圆孔半径时,两者的衍射结果是非常接近的;当激光光束的束宽半径接近于圆孔半径时,高斯光束的衍射偏离平行光衍射。考虑光强的高斯分布,给出了某一粒度颗粒群的衍射结果。     

无衍射光束中心光斑的特性研究

为了将无衍射光应用于大景深成像系统中,分析了无衍射光束中心光斑的变化规律。利用菲涅耳衍射理论,讨论了无衍射成像系统中点光源在透镜焦点及焦点前后所产生的无衍射光斑形式。并根据准单色光理论,推导出准单色点光源在不同位置产生的中心光斑的尺寸和强度计算公式。最后,用红色高亮发光二极管作为准单色光源进行了验证实验。实验结果表明,无衍射光束中心光斑的半径随点光源距透镜距离的增大而减小,其强度随点光源距透镜距离的增大而增强。所得的结果为无衍射光应用于成像系统提供了理论依据。     

关于衍射与无衍射光束

分析了衍射与无衍射光束的特点,讨论了无衍射光束的判据,指出衍射实质上是波动方程的非本征解光束在传输过程中趋于本征解光束的特点。     

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...     

用于光纤耦合的无衍射光束研究

在光纤耦合理论及圆锥透镜产生无衍射光束理论的基础上提出了无衍射光束在光纤耦合中的方法.相对于其他方法,无衍射光束更容易耦合进入光纤,特别是单模光纤,并且在其最大准直距离内耦合效率几乎不变,可以减小装调难度.对此方法进行理论分析,并进行实验,加工了光纤耦合使用的圆锥透镜,其锥角为10°,通光半径为5mm.波长为0.632...     

辨向激光光栅测振仪的研究

文中讨论激光多普勒技术的双相检测辨向方法,计算了单周期矩形相位光栅的衍射光强分布,比较了光栅常数相同的矩形相位光栅和振幅光栅的衍射效率。实验研究了一种利用双相检测法辨向的、以单周期矩形相位光栅作光束结合器的激光光栅测振仪系统。介绍了仪器的工作原理和信号处理方法,给出部分实验结果,实验结果与理论分析相吻合。     

基于声光效应的激光束偏转控制方法研究

给出了基于USB总线的声光效应系统框图,介绍了声光偏转和调制的原理,通过超声波频率的改变来控制激光光束的方向.在布喇格衍射下,测量声光偏转量,计算超声波声速.实验证明,通过改变超声频率可实现对激光光束方向的控制.利用声光效应制成的声光器件在实际中有着广泛应用.     

零件表面粗糙度的激光在线测量

文中主要介绍了一种零件表面粗糙度的激光在线测量方法,该测量方法具有测量速度快、仪器结构简单、不会划伤被测件且能够显示被测件表面的具体形貌等优点.在测量中,我们引入激光三角测量系统,用无衍射激光光束作光源,用高精度的CCD摄像机作位移传感器,通过计算机数据处理得到表面粗糙度值,使表面粗糙度在线检测成为可能.     

飞机表面划痕的非接触测量

介绍飞机表面划痕非接触测量的激光三角扫描法。在分析被测表面散、反射特性的基础上给出了激光三角测头正确放置方式和提出改善测量精度的测头姿态调整法和表面喷涂法。实验证明了上述方法的可行性。测量系统具有非接触测量、工作距离大、测量范围宽、精度高、结构简单、成本较低的特点。     

激光光斑质量对基于PSD的激光三角法长时间连续测量精度的影响

为了提高半导体激光器-位置敏感器件(LD-PSD)激光三角法测距、测厚系统的测量精度,对半导体激光器的光斑质量进行了研究。用不同功率的半导体激光器做静态测距实验,结果表明,在长时间连续测量中,激光光斑重心的漂移增大了系统的测量误差。光斑重心漂移主要是由光斑的高频噪声和光斑整体偏移造成的。针对这两方面因素设计了基于针孔滤波和棱镜分束的能够提高激光光斑质量的光学系统,并用CODEV软件进行了优化与仿真。将所设计的光学系统加入到测距仪中重新进行静态测距实验,结果表明,改善后的系统精确度由25μm提高到8μm,使得基于位置敏感器件的激光三角法测距、测厚系统在长时间连续工作时也能保持较高的测量精度。     

改进型激光三角测头设计

设计了一种改进型激光三角测头,在传统直射式激光三角测距方法的基础上,提出了一种新型单透镜设计理念。以普通直射式激光三角法为基础,对该光路进行改进,在光学系统中使用一个分束镜来取代传统激光三角测头的聚焦透镜和成像透镜,令其与聚光透镜和光电探测器共轴,使系统的结构更加紧凑,并推导了满足该结构的Scheimpflug条件。同时利用Zemax光学设计软件仿真光学系统,系统入瞳直径4 mm,焦距20 mm,总长20.5 mm,满足测量系统的小型化。当与合适的光源和探测器配合使用时,能够在保证较高测量精度的前提下获得更大的工作范围,提高测量系统的环境适应性,可广泛应用于工业实时在线检测以及军事领域。     

单镜头激光三角法薄板厚度测量研究

为了精确测量薄板类材料的厚度,分析了双光路激光三角法测厚原理,建立了一种单镜头激光三角法厚度测量系统.该系统以半导体激光器为光源,配以单镜头成像系统、图像采集与数据处理系统.描述了系统的检测原理、检测方法和实验装置,讨论了激光器光束轴心线与成像透镜光轴夹角与系统分辨率的关系,并基于最小二乘法拟合得出了光斑距离与被测物厚度的函数关系式,最后通过标定实验对系统精度进行了实验论证.结果表明,该系统消除了双光路激光三角法上下测量系统难以同步的问题,分辨率高,精度控制在10m,良好地满足了工业测量的需求.     

A displacement measurement system based on optical triangulation method

A new displacement measurement system is described in this paper according to the basic principles of traditional lasertriangulation method. The range of the traditional measuring method is enlarged by measuring in sections. Three independent CCDs, which are distributed uniformly along the optical axis, are used to achieve subsection measurement. The planemirror is regarded as a virtual detector. When imaging beam is reflected by the plane mirror, the beam is imaged on theCC D. The designed system is equivalent to add a CCD. The feasibility of the displacement measurement system is verifiedby the experiment.     

一种θ可变的无衍射光束产生方法

提出了一种由负轴棱镜和球面透镜组成的光学系统,该系统可产生θ可变的无衍射光束;论述了它的特点及基本原理,给出了有关设计参数,并指出它潜在的应用价值.     

激光三角法位移测量中数字散斑相关法的研究

在三角法位移测量中散斑是一种噪声,当成像光斑过弱而湮没于散斑中时,抑制散斑已没有意义;但散斑同样是位移信息的载体。为此针对激光三角法位移测量系统,研究数字散斑相关法;对强散射、粗糙界面的位移进行了实测,且进行了数据分析。结果表明,在激光三角法位移测量中运用数字散斑相关法对强散射、粗糙界面进行位移测量是可行的,测量范围可达微米级,测量误差小于2%。此法可改善三角法位移测量系统在强散射、粗糙界面的情形下传统测量方法的缺陷,有效提高了测量精度,并扩展了激光三角法位移测量的实用范围。     

衰减因子和横向尺度对Airy光束三大特性的影响

Airy光束是一种特殊的无衍射光束,不仅具有自恢复和无衍射性质,还具有其他无衍射光束不具备的自弯曲性质。研究了Airy光束的无衍射、自弯曲和自恢复的演化过程,讨论了不同衰减因子a和横向尺度x0对Airy光束三大特性的影响。研究结果表明:当横向尺度x0不变时,Airy光束的无衍射传播距离随着衰减因子a的增大而减小,衰减因子a对自弯曲没有任何影响,自恢复痊愈距离随着衰减因子a增大而减小。当衰减因子a不变时,无衍射传输距离、自弯曲的偏移量、自恢复痊愈距离都随着横向尺度x0的增大而增大。通过对比横向尺度x0和衰减因子a对Airy光束三大特性的影响,研究发现衰减因子a相比横向尺度x0对Airy光束三大特性的影响较小。     

中波红外激光器的光束指向红外图像检测法

由于中波红外(3～5μm)探测器在军事上的广泛应用,基于中波红外激光器的定向红外发射装置已经成为发展的重点,而其中的激光束指向稳定性就成为非常重要的参数。对于一种光学参量振荡(OPO)产生的中波红外激光器进行了指向稳定性的测试,测试采用了中波红外成像系统及边缘提取与阈值的图像算法,获得了此种激光器的指向稳定性数据。实验结果表明,此激光器在常温下的最大指向偏移量为1.1mrad,平均值为0.3mrad。激光二极管(LD)抽运源晶体及非线性OPO晶体的温控还有进一步提高的可能性。研究结果将为中波红外激光器的研制、光束整形与光束指向测量与稳定技术提供参考。