衍射微透镜阵列用于面阵半导体激光光束匀化 被引量：15

1

作者 刘志辉 杨欢 +3 位作者 石振东 李国俊 方亮 周崇喜 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期21-25,共5页

提出了一种用衍射微透镜阵列对面阵半导体激光光束进行匀化的方法,解决了折射型微透镜阵列难于实现高填充因子、高精度面型的难题。基于标量衍射理论,设计了具有多阶相位结构的衍射微透镜阵列,推导了半导体激光从输入面到输出面的光场... 提出了一种用衍射微透镜阵列对面阵半导体激光光束进行匀化的方法,解决了折射型微透镜阵列难于实现高填充因子、高精度面型的难题。基于标量衍射理论,设计了具有多阶相位结构的衍射微透镜阵列,推导了半导体激光从输入面到输出面的光场计算公式。数值模拟了非成像型微透镜阵列光束匀化系统,并对其进行了实验验证。当衍射微透镜的口径为0.125mm,相对孔径为0.1,相位台阶数为8时,测得焦斑在快轴方向的不均匀性为12.34%,能量利用率为96.6%;慢轴方向的不均匀性为5.42%,能量利用率为95.74%。实验结果与理论模拟的结果吻合,验证了衍射微透镜阵列光束匀化系统模型的可行性。 展开更多

关键词 衍射 半导体激光器 微透镜阵列 光束匀化

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基于微透镜阵列的半导体激光器堆栈匀化系统 被引量：11

2

作者 雷呈强 汪岳峰 +2 位作者 殷智勇 尹韶云 孙秀辉 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期50-57,共8页

半导体激光器由于自身波导结构的不对称性导致光强分布不均匀而限制了其应用,为了对半导体激光光束进行整形以获得均匀光斑,设计了一种基于微透镜阵列的半导体激光器堆栈匀化系统。分析了微透镜阵列对半导体激光的匀化原理和光束匀化过... 半导体激光器由于自身波导结构的不对称性导致光强分布不均匀而限制了其应用,为了对半导体激光光束进行整形以获得均匀光斑,设计了一种基于微透镜阵列的半导体激光器堆栈匀化系统。分析了微透镜阵列对半导体激光的匀化原理和光束匀化过程,通过分析微透镜边缘衍射对匀化光斑影响确定了微透镜孔径范围,采用近轴矩阵光学推导了目标光斑发散角。结合实例对微透镜阵列光束匀化系统进行了仿真和实验验证,实现了均匀性为91.89%的均匀光斑。 展开更多

关键词 激光光学 半导体激光器堆栈 微透镜阵列 光束匀化 光斑均匀性

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基于ZEMAX的半导体激光器匀光设计 被引量：11

3

作者 黄珊 邓磊敏 +1 位作者 杨焕 段军 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期522-526,共5页

为了满足半导体激光器能量均匀化的应用需求,基于ZEMAX光学设计软件设计了一套光束整形匀光系统。采用非球面镜与倒置柱面镜望远系统的透镜组合对单模半导体激光器进行准直,得到近似高斯圆光斑;在推导了基模高斯强度分布的匀光投影半径... 为了满足半导体激光器能量均匀化的应用需求,基于ZEMAX光学设计软件设计了一套光束整形匀光系统。采用非球面镜与倒置柱面镜望远系统的透镜组合对单模半导体激光器进行准直,得到近似高斯圆光斑;在推导了基模高斯强度分布的匀光投影半径的基础上,利用ZEMAX优化得到两个非球面镜组成的匀光透镜组,在一定范围内可获得能量均匀度达96%以上的圆光斑。同时,实现了一个大功率半导体激光器光纤耦合模块的能量匀化设计,满足对能量匀化要求较高的应用。结果表明,该研究为半导体激光器能量均匀化的应用提供了有效方法。 展开更多

关键词 光学设计 光束匀化 ZEMAX 半导体激光器

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衍射微透镜阵列用于半导体激光光束匀化 被引量：7

4

作者 刘志辉 石振东 +3 位作者 杨欢 李国俊 方亮 周崇喜 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期2092-2096,共5页

提出了一种用衍射微透镜阵列对半导体激光光束进行匀化的方法,解决了折射型微透镜阵列难于实现高填充因子、高精度面型的难题。基于标量衍射理论,设计了具有多阶相位结构的衍射微透镜阵列。采用菲涅耳衍射公式,推导了半导体激光从输入... 提出了一种用衍射微透镜阵列对半导体激光光束进行匀化的方法,解决了折射型微透镜阵列难于实现高填充因子、高精度面型的难题。基于标量衍射理论,设计了具有多阶相位结构的衍射微透镜阵列。采用菲涅耳衍射公式,推导了半导体激光从输入面到输出面的光场计算公式。数值模拟了成像型微透镜阵列匀化系统,并研究了微透镜口径及相位台阶数对焦斑均匀性的影响。结果表明:当衍射微透镜的口径D=0.27 mm、相位台阶数L=16时,可获得不均匀性约为±5%、系统能量可利用率达97%的均匀焦斑。 展开更多

关键词 光束匀化 衍射光学 半导体激光器 微透镜阵列

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半导体激光器光束匀化系统的光学设计 被引量：7

5

作者 孙玉博 熊玲玲 +2 位作者 张普 王明培 刘兴胜 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期132-137,共6页

为了提高半导体激光器光束的均匀性,设计了非球面与微柱透镜阵列相结合的匀光系统。快轴方向利用光线追迹设计非球面匀化透镜;慢轴方向采用微柱透镜阵列对光束进行分割叠加。半导体激光器输出光束通过该匀光系统,在目标面上可以得到能... 为了提高半导体激光器光束的均匀性,设计了非球面与微柱透镜阵列相结合的匀光系统。快轴方向利用光线追迹设计非球面匀化透镜;慢轴方向采用微柱透镜阵列对光束进行分割叠加。半导体激光器输出光束通过该匀光系统,在目标面上可以得到能量匀化的方形光斑。利用Zemax光学软件对半导体激光器单管和阵列进行匀化仿真,验证了该匀化系统应用于半导体激光器整形的可行性,得到了目标面动态范围变化对均匀度的影响程度,研究了微柱透镜阵列间距变化及快轴匀化透镜旋转对光斑均匀度的影响。单管和阵列在输出面上的光斑均匀度均大于90%,能量传输效率分别为95.4%和96.2%。该设计结果对半导体激光器光束匀化具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 光束匀化 半导体激光器 微透镜阵列 光学设计 激光光学

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双复眼透镜间相对位置误差对光束匀化的影响 被引量：6

6

作者 黄威 尉昊赟 李岩 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期11-15,共5页

为了在激光退火工作面上获得高均匀度光斑,研究了双复眼透镜阵列光束匀化法中两透镜阵列间相对位置变化对匀化性能的影响。利用光线追迹方法,模拟了双复眼透镜阵列间6个自由度的相对位置误差与光束匀化效果的依赖关系,发现第二复眼透镜... 为了在激光退火工作面上获得高均匀度光斑,研究了双复眼透镜阵列光束匀化法中两透镜阵列间相对位置变化对匀化性能的影响。利用光线追迹方法,模拟了双复眼透镜阵列间6个自由度的相对位置误差与光束匀化效果的依赖关系,发现第二复眼透镜阵列的滚转角偏差是影响光束匀化质量的最敏感因素。为实现较好的匀化效果,需要对复眼透镜阵列位置进行精确控制。结果表明,使用专用镜架对透镜位置进行精确控制后,光束均匀度达到0.039。该系统成功应用于激光退火装置,实现了超浅结激光退火。 展开更多

关键词 光学设计与制造 光束匀化 仿真与实验 激光退火

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基于随机微透镜列阵的激光光束匀化方法 被引量：5

7

作者 曹阿秀 史立芳 +3 位作者 余金清 庞辉 张满 邓启凌 《应用激光》 CSCD 北大核心 2015年第1期124-128,共5页

利用微透镜列阵实现光束的分割和叠加是一种典型的光束匀化方法。而在微透镜列阵实现激光光束匀化时,由于微透镜列阵的周期性和激光的相干性,匀化光斑会产生周期性点阵分布现象,降低了光束匀化质量。提出一种利用中心离轴型随机微透镜... 利用微透镜列阵实现光束的分割和叠加是一种典型的光束匀化方法。而在微透镜列阵实现激光光束匀化时,由于微透镜列阵的周期性和激光的相干性,匀化光斑会产生周期性点阵分布现象,降低了光束匀化质量。提出一种利用中心离轴型随机微透镜列阵消除点阵效应以实现激光光束的匀化方法。在分析光束经过微透镜列阵的传播特性基础上,设计列阵中各个子透镜单元的几何中心偏离其光轴,利用中心离轴量的随机性打破微透镜列阵的周期性,消除目标面处的点阵现象,实现高均匀性的光斑分布。采用移动掩模技术制备随机微透镜列阵,并开展激光光束匀化实验。结果表明,该方法能够有效提高激光光束的均匀性,有望在激光加工、医疗和照明等方向有较大的应用前景。 展开更多

关键词 光学 光束匀化 随机微透镜列阵 激光

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新型光束匀化激光红外热成像检测系统及应用 被引量：1

8

作者 裴翠祥 陈振伟 +4 位作者 王志 王荣邦 吴坚 王强 夏瑞聪 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1485-1491,共7页

激光红外热成像检测方法具有检测距离远、检测速度快、检测结果可视化等优点,在纤维增强复合材料缺陷检测领域具有广阔的应用前景。为消除由于激光加热不均造成的检测能力较低等问题,本文提出和研究了一种基于衍射分束原理的激光光束整... 激光红外热成像检测方法具有检测距离远、检测速度快、检测结果可视化等优点,在纤维增强复合材料缺陷检测领域具有广阔的应用前景。为消除由于激光加热不均造成的检测能力较低等问题,本文提出和研究了一种基于衍射分束原理的激光光束整形和匀化方法,在此基础上开发了便携式光纤耦合光束匀化激光红外热成像检测系统,并将其应用于航空碳纤维增强复合材料结构快速检测上的应用研究,计算及实验结果表明该方法及系统大幅提升了激光光束的均匀度,有效消除了由于加热不均造成的背景噪声,提高了缺陷的检出率,可以实现对纤维增强复合材料内部分层脱粘缺陷和冲击损伤等的有效检测。与现有商用红外热成像检测系统相比,所开发系统具有更高的检测性能。 展开更多

关键词 激光红外热成像检测 纤维增强复合材料 内部缺陷 光束匀化

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基于3×3光学矩阵的微透镜阵列激光通信光学系统设计 被引量：5

9

作者 安岩 董科研 +2 位作者 李响 江伦 高亮 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第22期34-43,共10页

基于微透镜阵列形式设计了新型大视场激光通信接收光学系统,并提出了完整描述微透镜阵列光传输的3×3光学矩阵模型,讨论了各光学元件倾斜角度和偏心对像面高度和出射角度的影响规律。针对微透镜阵列光学系统形式的设计要求,给出了... 基于微透镜阵列形式设计了新型大视场激光通信接收光学系统,并提出了完整描述微透镜阵列光传输的3×3光学矩阵模型,讨论了各光学元件倾斜角度和偏心对像面高度和出射角度的影响规律。针对微透镜阵列光学系统形式的设计要求,给出了合理的倾斜角度和偏心的公差范围,在完成积分透镜光学系统像差讨论的基础上,采用设计和仿真相结合的方式实现了大视场激光通信接收光学系统设计,并验证了三维矩阵模型的正确性。通过样机研制、匀光测试和视场测试,最终实现了视场角达0.9°、均匀性达86.58%的新型激光通信接收光学系统,实验测试数据与理论仿真数据相吻合。关于激光通信链路方面的讨论分析进一步证明了微透镜阵列光学系统应用在激光通信系统中的可行性和优越性,为激光通信接收光学系统的设计和研制提供了新思路和新方向。 展开更多

关键词 光通信 微透镜阵列 3×3光学矩阵 光束匀化 链路能量

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基于ZEMAX的激光高斯光束匀化设计 被引量：3

10

作者 李卫森 吴登喜 +1 位作者 董光焰 沈严 《电光系统》 2009年第1期1-3,20,共4页

文章基于ZEMAX光学软件设计一套激光光束匀化光学系统，用于将激光高斯光束转化为平顶光束。从理论分析人手，在ZEMAX软件环境下，编写Macro命令，通过系统优化，完成出射激光束光强分布均匀化，满足系统设计要求。

关键词 激光光学 高斯光束 光束匀化 光束整形

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大光斑激光眩目光学系统设计

11

作者 金鑫 肖作江 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2023年第4期56-60,共5页

针对目前全球严峻的反恐局势和大规模群体性事件的日益激增,设计一种非致命、非永久性致盲的大光斑眩目系统显得尤为重要。人眼对532 nm的波长较为敏感,因此系统选择532 nm波长的光束作为辐照光源,通过微透镜阵列和变焦系统分别对光束... 针对目前全球严峻的反恐局势和大规模群体性事件的日益激增,设计一种非致命、非永久性致盲的大光斑眩目系统显得尤为重要。人眼对532 nm的波长较为敏感,因此系统选择532 nm波长的光束作为辐照光源,通过微透镜阵列和变焦系统分别对光束进行匀化和变焦扩束。利用光学设计软件Zemax对系统进行设计优化,并使用LightTools软件对系统质量进行评价分析。结果表明,大光斑激光眩目光学系统作用距离范围可达25~1000 m,光斑均匀度约为53%,作用面积为10×10 m^(2)。该技术成果在应对恐怖活动和大规模群体性事件中具有一定的应用意义。 展开更多

关键词 激光眩目 光束匀化 光学变焦 光学设计

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基于双复眼透镜的三基色激光合成均匀白光束 被引量：4

12

作者 帅词凤 尹韶云 +3 位作者 刘显明 孙秀辉 陈伟民 杜春雷 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期125-132,共8页

为获得高亮度均匀白光束,基于复眼透镜光束匀化原理,设计了一套以三基色半导体激光器为光源的双复眼透镜光束匀化合成光学系统。该系统包含两套复眼透镜模组,第一套模组将分立三基色激光束聚焦合成均匀白光斑,第二套模组将白光斑转换为... 为获得高亮度均匀白光束,基于复眼透镜光束匀化原理,设计了一套以三基色半导体激光器为光源的双复眼透镜光束匀化合成光学系统。该系统包含两套复眼透镜模组,第一套模组将分立三基色激光束聚焦合成均匀白光斑,第二套模组将白光斑转换为空间均匀白光束。对系统进行仿真,并对空间不同位置处的光分布进行照度和色度均匀性分析,结果表明所得光束为均匀白光束,理论上验证了该光学系统的可行性。搭建了实验光路,分别在距离系统1、2、5 m处对合成白光束进行测量,结果表明合成光束照度均匀性均大于90%,色坐标标准差均小于0.0027。该光学系统合成的白光束具有亮度高、色坐标和强度分布均匀等优势,有望在医用光疗、显示、车用照明等领域得到广泛应用。 展开更多

关键词 激光光学 激光照明 光束匀化 复眼透镜 三基色激光

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高均匀性半导体激光器堆栈匀化系统 被引量：1

13

作者 雷呈强 汪岳峰 +3 位作者 殷智勇 尹韶云 孙秀辉 周全 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第A01期230-237,共8页

半导体激光器由于自身波导结构的不对称性导致光强分布不均匀而限制了其在工业加工上的应用，为了对半导体激光光束进行整形以获得均匀光斑，设计了一种基于微透镜阵列的半导体激光器堆栈匀化系统。分析了微透镜阵列对半导体激光匀化的... 半导体激光器由于自身波导结构的不对称性导致光强分布不均匀而限制了其在工业加工上的应用，为了对半导体激光光束进行整形以获得均匀光斑，设计了一种基于微透镜阵列的半导体激光器堆栈匀化系统。分析了微透镜阵列对半导体激光匀化的原理，通过微透镜边缘衍射对匀化光斑的影响确定了微透镜孔径范围。采用6bar条半导体激光器堆栈对微透镜阵列光束匀化系统进行了仿真和实验验证，实现了均匀性为92．59％的光斑，能量传输效率为91．19％。该匀化系统在半导体激光焊接、熔覆以及硬化等表面处理中具有很强的实用性。 展开更多

关键词 激光光学 半导体激光器堆栈 微透镜阵列 光束匀化 光斑均匀性

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随机相移激光的远场光斑研究

14

作者 肖峻 吕百达 张彬 《激光技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期99-103,共5页

从理论上分析了激光经随机位相板变换后在远场的光斑特性（包括光斑的形状、大小、旋转对称性、衍射效率以及旁瓣分布），通过比较三种形状位相元（等边三角形、正方形和正六边形）的远场光斑特性，得知正六边形位相元结构的随机位相板... 从理论上分析了激光经随机位相板变换后在远场的光斑特性（包括光斑的形状、大小、旋转对称性、衍射效率以及旁瓣分布），通过比较三种形状位相元（等边三角形、正方形和正六边形）的远场光斑特性，得知正六边形位相元结构的随机位相板更适合于激光聚变中的束匀化。 展开更多

关键词 随机位相板 远场光斑 激光聚变 光束匀化

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非球面透镜组激光光束整形系统 被引量：18

15

作者 范增明 李卓 钱丽勋 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期353-357,共5页

在激光显示等领域常常需要光强均匀分布的激光光束,为此,深入分析了一种非球面透镜组激光光束整形系统的设计方法,该方法可以将入射光束为准直的单模高斯激光光束整形为光强均匀分布的准直平顶激光光束;给出了该非球面透镜组设计的基本... 在激光显示等领域常常需要光强均匀分布的激光光束,为此,深入分析了一种非球面透镜组激光光束整形系统的设计方法,该方法可以将入射光束为准直的单模高斯激光光束整形为光强均匀分布的准直平顶激光光束;给出了该非球面透镜组设计的基本过程,主要包括输出光束函数的选择、光线映射函数的确定和非球面参数的确定;最后选择光线映射函数具有解析解形式的匀化洛伦兹函数作为输出光束分布函数,分别确定了伽利略型和开普勒型的非球面透镜组激光光束整形系统的参数。 展开更多

关键词 激光光束整形 激光光束匀化 非球面透镜组 匀化洛伦兹函数

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基于均匀度和平稳度的激光光束匀化性评价 被引量：5

16

作者 李丽 韩学勤 +2 位作者 赵士伟 包鸿音 王兴宾 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2014年第1期113-118,共6页

针对激光光束匀化的目的和特性,对现有的光束匀化性评价方法进行了分析,说明了这些方法的特点和存在的问题。提出了一种基于均匀度和平稳度的光束匀化性评价方法,该方法使用面阵CCD采集激光光强分布图像,通过图像处理分析光斑图像,采用... 针对激光光束匀化的目的和特性,对现有的光束匀化性评价方法进行了分析,说明了这些方法的特点和存在的问题。提出了一种基于均匀度和平稳度的光束匀化性评价方法,该方法使用面阵CCD采集激光光强分布图像,通过图像处理分析光斑图像,采用均匀度和平稳度评价方法对光斑的整体能量分布和散斑进行评价。实验结果表明该评价方法可以较好地反映激光光束匀化状况。 展开更多

关键词 激光光学 光束质量 激光光束匀化 衍射 均匀度 平稳度

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厄米-高斯光束中带宽对横向强度分布均匀性的影响 被引量：1

17

作者 彭润伍 叶云霞 +2 位作者 唐志祥 文双春 范滇元 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期1069-1072,共4页

使用惠更斯-菲涅耳衍射积分和傅里叶变换,推导了横向模式为厄米-高斯的激光束通过硬边光阑的传输表达式。利用所得公式通过数值计算详细分析了光束的频带宽度对光束横向强度分布的影响。分析发现激光束通过硬边光阑后会出现大量的强度尖... 使用惠更斯-菲涅耳衍射积分和傅里叶变换,推导了横向模式为厄米-高斯的激光束通过硬边光阑的传输表达式。利用所得公式通过数值计算详细分析了光束的频带宽度对光束横向强度分布的影响。分析发现激光束通过硬边光阑后会出现大量的强度尖峰,引起近场的强度分布不均匀。然而,当带宽增加时,强度尖峰的数量减少,幅度减小,光束的均匀性得到改善。在远场,光束的横向强度分布没有强度尖峰出现,但宽度随带宽的增加而减小。因此带宽增加会带来近场强度匀滑化和远场光束宽度变窄的效应。另外,数值结果表明带宽对模指数为1和2的厄米-高斯光束的强度分布的影响是类似的,均有近场强度匀滑化和远场光束宽度变窄的效应。 展开更多

关键词 激光传输 厄米-高斯光束 带宽 宽频带激光 光束匀滑化

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