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．     

多光束智能耦合技术研究

通过对多光束光轴耦合对准技术、光束光轴和光瞳实时在线检测技术、光束光轴和光瞳位置控制技术的理论分析,建立了能够实现多光束光轴自动准直并具有自动调整和修复能力的智能化多光束耦合技术手段,设计并搭建了实验系统,开展了技术验证试验,为智能化光束耦合和调整的实际工程应用奠定技术基础。     

3 Bar半导体激光器的光束整形系统研究

在壳体成型系统中,激光光束的均匀性和集中性直接影响壳体加工的效率和质量。为了提高壳体固化效率和质量,采用微柱透镜和半圆柱透镜相配合的方式,对壳体固化系统所选用的3bar条半导体激光器所发射的光束进行准直和整形。从物理光学的角度对准直系统的工作原理进行了分析,搭建了仿真光路图并给出了准直后的光斑发散角和整形后的能量分布情况。设计了一款慢轴发散角小于3°、快轴发散角小于5°、光斑尺寸小于20mm×10mm的激光光源整形准直系统。有效的提高了半导体激光器的固化效率和壳体成型质量。     

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。     

准直器插入损耗分析

降低准直器的插入损耗是生产准直器的难点，本文在几何光学和高斯光束传输理论的基础上，利用矩阵光学原理和高斯光束耦合理论对准直器的原理和损耗进行计算和分析，提出一种用自聚焦透镜与球面透镜进行匹配的方法，并通过实验证明该方法能有效降低准直器的插入损耗，在生产过程中将逐渐采用这种方法进行装配，以提高生产效率．     

倒置离焦望远镜导光系统传输特性分析

利用透镜光束传输规律和光束质量因子M2的定义,阐述倒置望远镜导光系统在超重超大工件高功率激光加工中的传输特性,以及光束质量、光束参数、导光系统参数在加工范围内对稳定加工质量的影响,并对有效焦深给出一个更合理的解释.     

高效半导体激光器准直光学系统的研究

本文提出了用光学系统来校正半导体激光器出射光束的发散性及不对称性的新方法。并采用不同的结构形式,设计了不同类型的准直光学系统,获得了光束尺寸小于0.5mm的高效准直细光束,整个系统的波象差小于0.03λ。     

折反射式连续大变倍比扩束系统设计

平时应用或实验时,往往需要不同口径的准直激光光束,为了解决设备繁琐问题,设计了一个连续变倍的激光扩束系统,可以得到不同口径的激光光束。此系统扩束比在68~202之间变化,得到的光斑比传统的更大,可以满足大口径激光光束的应用要求。该扩束系统有两部分组成,第一部分是无焦的扩束系统,可以实现光束口径的变化,此系统由4片单透镜组成,采用＂正一负一正＂的结构形式,可减小系统的整体尺寸。第二部分采用抛物面的折反射系统,完成对光束的大倍率扩束,并分析了采用抛物面的优点。应用光学设计软件ZEMAX给出了系统的优化设计,并进行了准直精度的分析。     

空间光通信ATP技术及其进展

对自由空间激光通信光束自动捕获、跟踪、瞄准(ATP)系统的结构与系统主要技术指标进行了分析和讨论。通过对其中典型系统的介绍,进一步描述了ATP技术的最新进展,论证了空间激光通信的可行性。     

大功率Slab CO_2激光器光束质量的测量

为了充分了解SlabCO2激光器的光束质量,采用LASERSCOPEUFF100光束光斑质量检测仪对SlabCO2激光器的光束质量进行了全面的测量研究.从激光束通过飞行光学导光系统(flyingoptits)前后的光束质量测量、聚焦后光斑的质量测量以及焦点漂移4个方面全面考察了SlabCO2激光器的光束质量.测量结果表明:SlabCO2激光器的光束质量因子M2约为1.1,光束横截面的强度分布接近基模高斯分布;激光束经过长距离的导光系统传输后仍能保持光束横截面的强度分布,采用焦距为190.5mm的聚焦镜,聚焦光斑的半径约83μm;在工作范围内(x:0-3m)的焦点漂移量约为1mm.     

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。     

热透镜球差效应对基模光束质量影响的研究

研究了激光晶体热透镜的球差效应对谐振腔的输出光束质量、腔内损耗和输出功率等特性的影响。通过对二极管端面抽运条件下激光晶体的热效应进行分析,计算了热透镜球差系数的大小,得到了激光晶体热透镜球差系数与抽运光功率和振荡激光半径间的函数关系。实验验证了球差效应对激光谐振腔中基模光束质量的影响,与理论分析符合得很好。     

多模光纤耦合LD输出光束的空间耦合技术

为了研究多模光纤耦合LD输出光束通过空间耦合后的光场分布,分析了多模光纤输出端面的光场分布,用光学ABCD矩阵讨论了多模光束通过光学系统的变换特性.并实验测量了通过薄透镜耦合后的光束分布参数,测量结果在束腰附近与计算结果相当吻合;对不同薄透镜的数值计算发现,增加入射光束到透镜的距离,或者使用短焦距的透镜,都能起到压缩光斑尺寸的目的.对于空间耦合泵浦固体激光器的光纤耦合LD的输出光束,使用短焦距的透镜要优于使用长焦距的透镜.     

四象限探测系统中的全息透镜

现代战争中,激光照射已成为一种严重的军事威胁。如何快速探测激光的来袭方向,以便采取适当的对抗措施,是各国军方非常重视的新技术。本文将介绍一种多焦点全息透镜,把它用在探测系统中,不仅能提示激光出现的象限,而且能提供激光出现的位置参数 x、y(或入射角)。本项技术用于激光制导,在激光跟踪等系统中也将具有广阔的前景。     

双曲面微透镜高功率半导体激光器光纤耦合

本文对半导体激光器与多模光纤耦合问题进行了研究.对利用双曲面微透镜进行半导体激光器光纤耦合的方法进行了理论分析,提出了利用两个半柱型透镜代替双曲面透镜的计算模型,通过计算在理论上进一步验证了这种透镜对半导体激光器快轴和慢轴同时准直的效果.并利用这种双曲面透镜对发光面积为1μm×100μm的半导体激光器与芯径50μm的多模光纤进行耦合实验得到总耦合效率为74%.     

PCB激光投影光刻照明系统的设计

针对大面积、高产量和节约型印制电路板(PCB)生产使用的激光投影光刻机,利用ZEMAX工程光学设计软件,对其照明系统进行了模拟设计与优化,并对优化后的结果进行了分析.对于设计的照明系统,其像面均匀性、光斑大小和形状、像差以及照明系统与投影物镜的匹配都符合实际要求.     

半导体激光列阵慢轴准直和聚焦特性

采用2块柱面透镜组成的望远镜系统对一个输出功率300 W的大功率半导体激光堆栈慢轴进行准直和聚焦,此堆栈由5个输出功率为60 W的列阵堆叠组成,中心波长808 nm.测量了由不同焦距的柱面透镜组合的光路聚焦后的腰斑直径,比较了柱面透镜的面型参数对腰斑直径的影响.使用Zemax软件模拟了光路,分析了系统的像差.在准直镜焦距f1=200 mm,聚焦镜焦距f2=100 mm时,光斑功率密度为3.05 kW/cm2.在316L不锈钢的辐照实验中,材料表面出现蒸发沟槽,熔化区深宽比约为0.5.     

自聚焦透镜滤光膜的研制

针对光纤通信系统中自聚焦透镜滤光膜的工作要求,设计了用于激光波段808nm的窄带滤光片,要求808nm处的透射率不小于90%,半峰值宽度为10nm。选取了激光损伤阈值较高的Ta2O5和SiO2作为高低折射率材料,借助膜系设计软件设计膜系。采用电子束真空镀膜的方法,同时加以离子辅助沉积,调整镀膜工艺参数,改进膜厚控制方法,提高了膜厚的控制精度,减少了中心波长的漂移量和膜层的吸收。该薄膜能够承受雨淋、盐雾、高低温等环境测试,满足使用要求。