半导体激光器光束修正实验研究

采用棱镜、准直透镜和柱面镜组成一个光束修正系统,可对半导体激光器的光束进行整型准直。实验结果表明,其光束发散角可压缩到1mrad以下,并接近衍射极限。该系统具有成本低,光功率损耗小,结构简单、易于操作等优点。     

空间光通信中的光束质量处理技术研究

由于通常采用圆形孔径加工光学系统,故可将单横模输出的半导体激光器发出的椭圆高斯光束近似为圆高斯光束,提出了对半导体激光器出射光束用轴对称光学系统进行处理的方法。并通过计算有限孔径的高斯光束有效菲涅尔数,确定了只要选择合适的孔径和距离,可以将几何光学的一些方法引入到高斯光束的处理问题中。实验中用视频激光光束检测仪对准直后的光束进行了测试,通过计算得出准直后的发散角被很好地控制在1mrad以内,从而验证了理论的可行性及准直系统的实用价值。     

半导体激光器光束准直系统设计

为了解决半导体激光器出射光束发散角大的问题，对高斯光束远场性能进行了分析，得出不能采用常规的倒置望远镜方法实现半导体激光器光束准直的结论．针对一种5mW半导体激光器。提出使用组合透镜的方法使其实现光束准直．运用光学设计的PW方法，使用ODP2光学设计软件，设计了两组三片式组合透镜构成的光束准直系统，经过象差检验，准直效果好．     

激光二极管叠层阵列的光束特性研究

本文对激光二极管叠层阵列的光束特性进行了研究．基于二阶矩定义,对激光二极管叠层阵列光束的光束质量(M^2因子)、束腰宽度、远场发散角和内禀像散不变量等光束特征参数作了理论推导和分析．     

TDRSS激光空间链路光功率设计

从光功率的角度,分析了卫星间长距离和出射光束发散角产生的空间传输损耗,当传输速率增加、误码率上升时,接收机灵敏度下降;讨论了不同卫星数目时传输损耗与激光束发散角的关系,在考虑其他光功率开销后,得出了发射光功率,发散角和接收灵敏度相互制约关系。     

带球差的分数傅立叶变换系统的传输特性研究

以广义衍射理论和矩阵光学为基础,介绍了两类带透镜球差的分数傅立叶变换系统.该文以平顶高斯光束入射为例,进行了数值模拟,详细分析了平顶高斯光束在两类带透镜球差的分数傅立叶变换系统中的传输特性.结果表明,球差对输出面上光强分布的影响是比较大的.正球差起会聚作用,负球差起发散作用.在考虑透镜球差的情况下,两类实现分数傅立叶变换的系统不再等价.     

稳定球面腔多波型振荡的总体行为

用几何光学的矩阵方法,研究了较大菲涅尔数情况下,一般稳定球面腔内较多波型同时振荡时的光束总体行为特性。分析表明,总振荡光束的包络线为双曲线形式;总振荡光束的实际光斑大小,由腔内的有效限孔光阑所决定;总振荡光束发散角,由腔的几何因子和实际光斑尺寸所决定;并且在对称双凹腔以及平凹腔情况下,输出光束平面发散角与球面镜曲率半径的平方根成反比。为大幅度压缩发散角和提高输出光束亮度,可以使腔从稳定工作状态向介稳工作状态靠拢。为此,一种方法是采用大曲率半径法,使腔向平行平面腔趋近,此时输出为近平行光束;另一种方法是使腔向实共心腔或虚共心腔趋近,此时输出为近球面光束,经透镜准直后成为近平行光束。     

高功率高光束质量锥形半导体激光器

锥形半导体激光器具有不同于普通条形半导体激光器的优异性能。采用脊形波导和锥形功率放大器,并首次采用双八字形隔离槽抑制脊形区和锥形区周围的光反馈,且优化设计了外延片波导结构,实现了激光器高亮度、高光束质量的光输出。锥形激光器在输入电流为7A时输出功率达到3.5W,光束质量M2维持在2.5左右,出射光束垂直发散角为40°,水平发散角为3.9°。基于器件发散角比较小的优点,利于在后期光纤耦合时具有比较高的耦合效率。     

红外空心传能光纤聚焦系统的设计与优化

为了进一步提高光纤传输激光的效率,通过改善中红外光纤输出激光时的光斑及发散角的大小设计了双透镜和两种三透镜光学聚焦系统,并得到相应的光斑图形。运用MATLAB软件对实测的光斑进行模拟计算,得到了光斑的强度分布图,通过分析计算不同聚焦系统中的不同位置处光斑的大小,计算并得到了光束发散角。实验结果表明,3种方案中凸凹凸三透镜聚焦系统效果最佳,输出的光斑直径为0.33mm,光束的发散角为0.42°,提高了耦合效率,降低了传输能量的损耗。     

部分相干空心光束在非均匀大气湍流中的传输

基于惠更斯-菲涅尔原理和维格纳分布函数的二阶矩定义,推导部分相干空心光束(PCHGB)在非均匀大气湍流中传输的束宽和远场发散角的解析表达式,并对其在非均匀大气湍流中的传输特性进行定量分析和讨论。研究结果表明;PCHGB在非均匀大气湍流的传输过程中,其束宽受大气湍流的影响取决于光束的束腰、阶数、波长、相干度以及湍流内尺度和天顶角;非均匀大气湍流对PCHGB远场发散角的影响与光束的天顶角、湍流内尺度、相干度以及波长密切相关;在非均匀大气湍流的传输中,当天顶角为π/3时,PCHGB远场发散角的饱和传输距离为0.3 km。     

准四面直角体棱镜出射线偏角的研究

本文建立了准四面直角体棱镜经斜面的出射线与入射线的夹角对棱镜的三个面角的函数关系,从而为海军靶场模拟测距的棱镜设计与加工工艺提供了计算依据.     

偏光分束镜分束角的不对称性

给出了渥拉斯顿分束角的不对称性,指出通过调整胶合介质层的均匀性可消除可调分束镜分束角的不对称性.     

高斯波束在异向介质棱镜中的折射

为了验证异向介质的左手特性,分别采用棱镜实验和时域有限差分法(FDTD)模拟的方法对高斯波束透过异向介质棱镜的传播特性进行研究.异向介质采用周期排列的金属棒和金属环谐振器(SRR)结构,棱镜实验放在平板波导中测量.异向介质中的金属棒与平板波导上下电壁保持电连续,从而产生很好的电等离子效应.在数值模拟中采用高斯波束代替平面波研究能更好的符合实验中的入射波条件.实验和模拟研究结果都显示,折射波束与入射波束位于法线的同一侧,从而表明高斯波束在异向介质/空气交界面处发生了负折射,并且通过测量折射角求出了异向介质的等效折射率.     

被动单脉冲导引头干扰源角度分辨

讨论了被动单脉冲导引头对窄带高斯噪声干扰源的角度分辨．在导引头主波束内只有一个干扰源情况下，导引头给出的平均到达角指向干扰源真实到达角方向．在导引头主波束内同时存在两个相互独立干扰源情况下，通过平均到达角理论分析和计算机仿真，导引头给出的平均到达角指向两干扰源功率重心方向．利用复角技术，可判断导引头主波束内是单目标还是多目标．并提出一种利用复角技术和聚类分析相结合的两干扰源角度分辨方法，计算机仿真证实了方法的有效性和正确性．     

单球面透镜产生线光束的理论分析与计算

基于几何光学定律和菲涅耳公式，建立了单块球面透镜生产线光束的数学模型，给出了光束出射角、橡距、像散、光强分布的计算公式，通过计算机仿真计算，得出了一些有益的结论。指出了大入射角产生的大像散是单球面透镜产生线光束的原因，子午面内光束各点的反射和透射系数不等。是它使入射的细高斯光束趋于均匀化的原因。理论与实验结果吻合。     

用分光计测液体折射率

根据分光计测定棱镜折射率的实验方法,提出了可以用分光计测定透明液体的折射率。从理论上推倒出最小偏向角及此时入射角、折射角满足的条件,并且得出光线通过平板玻璃时不会发生折射、只会平移的结论,由此结论可用平板玻璃构成一个内部充满待测液体的棱镜。最后通过实验论证了此方法的可行性。     

车灯配光镜组成单元光电检测方法

提出一种自动检测汽车车灯配光镜组成单元几何参数的方法。该系统以线阵CCD作为探测器件 ,利用激光束的准直性 ,通过测量激光通过配光镜棱镜后的偏转方位 ,或通过柱面镜折散开光束的宽度 ,确定出组成配光镜的棱镜顶角和柱面镜的半径。这种测量方法对于研究车灯配光性能 ,建立起配光镜设计模型和对配光镜模具进行修正具有实际意义。     

微米和毫微米线量的激光干涉式测量

提出一种微米和毫米量级量的激光干涉式实时测量方法，分析了光路中应用直角双棱镜的作用和电路中消除振动影响的方法，列出实测结果说明方法正确的。     

用五棱镜法调校平行光管原理的探讨

对五棱镜用于调校平行光管方法的原理进行了深入探讨,对用五棱镜调校平行光管方法中五棱镜作用与一小孔光阑相当的结论提出质疑,并分析用五棱镜调校平行光管的方法的原理与消视差法相同,使用五棱镜是因其成象特性。