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红外折射-衍射混合光学系统的热差分析 被引量：39
1
作者 白剑 孙婷 +2 位作者 沈亦兵 侯西云 杨国光 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第7期997-1002,共6页
分析了衍射光学元件在红外折射－衍射混合光学系统中的消热差特性，指出衍射光学元件本身对热差的贡献是微小的，但它的特殊色散特性却在红外折射－衍射混合光学系统设计中间接地起到了消热差的作用。设计了适用于３～５μｍ波段的红外... 分析了衍射光学元件在红外折射－衍射混合光学系统中的消热差特性，指出衍射光学元件本身对热差的贡献是微小的，但它的特殊色散特性却在红外折射－衍射混合光学系统设计中间接地起到了消热差的作用。设计了适用于３～５μｍ波段的红外折射－衍射混合光学系统并进行了分析。 展开更多
关键词 衍射光学元件 消热差 红外 混合光学系统
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红外无热化混合光学系统设计 被引量：17
2
作者 温彦博 白剑 +1 位作者 侯西云 杨国光 《光学仪器》 2005年第5期82-86,共5页
分析了衍射光学元件在红外折/衍混合光学系统中特殊的热差特性,并利用衍射光学元件特殊的消热差和色散特性,设计并制成了3μm^5μm波段上适用于-45℃~60℃的红外无热化混合光学系统,且给出了测试结果。线扩散函数在80%能量内的光斑大小... 分析了衍射光学元件在红外折/衍混合光学系统中特殊的热差特性,并利用衍射光学元件特殊的消热差和色散特性,设计并制成了3μm^5μm波段上适用于-45℃~60℃的红外无热化混合光学系统,且给出了测试结果。线扩散函数在80%能量内的光斑大小为33μm,接近一个像元的大小。温度测试结果表明,该系统在要求的较宽工作温度范围内性能稳定,像质优良,而且体积小,重量轻,结构简单。 展开更多
关键词 衍射光学元件 无热化 红外混合光学系统
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用于衍射光学元件优化设计的遗传算法及其与模拟退火算法的比较 被引量：10
3
作者 羊国光 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第7期577-584,共8页
本文成功地将遗传算法运用于高维衍射位相光学元件的优化设计.并与模拟退火算法进行了比较.结果表明,该算法不仅对于二元,而且对于多元位相光学元件的优化疫计均是十分有效的.而且,它特别适用于利用光电混合处理系统进行优化计算.
关键词 衍射光学元件 最优化算法 全息元件
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衍射光学元件衍射效率的测量 被引量：16
4
作者 杨亮亮 崔庆丰 +1 位作者 刘涛 薛常喜 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期151-156,共6页
根据衍射光学元件衍射效率的测量原理,建立衍射光学元件衍射效率测量的双光路装置,简要介绍了双光路测量的优点。针对衍射光学元件衍射效率的测量装置,讨论了影响衍射效率测量精度的因素,合理地选择测量装置中的针孔光阑,即可以让主衍... 根据衍射光学元件衍射效率的测量原理,建立衍射光学元件衍射效率测量的双光路装置,简要介绍了双光路测量的优点。针对衍射光学元件衍射效率的测量装置,讨论了影响衍射效率测量精度的因素,合理地选择测量装置中的针孔光阑,即可以让主衍射级次的光全部通过被探测器接收,又可以滤掉次级衍射光,保证测量结果的准确度。针对所设计研制的一个折衍射混合成像光学系统,测量了可见光波段3个激光波长的衍射效率,并对测量结果进行了模拟和分析。在473～632.8nm波段范围内任意一个波长处,衍射效率的测量结果同理论值的偏差均小于5.0%。实验证明,双光路测量装置可以用于测量衍射光学元件的衍射效率。 展开更多
关键词 光学测量 光学器件 衍射光学元件 衍射效率 双光路测量
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折/衍混合透视型头盔显示器光学系统设计 被引量：11
5
作者 杨新军 王肇圻 +1 位作者 孙强 卢振武 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期9-12,8,共5页
为满足头盔显示器(HMD)对大视场、高像质和彩色显示的要求,提出了改进型 HMD 光学系统。该系统以彩色 LCD 为图像源实现彩色显示;以折/衍混合单透镜代替双胶合,利用其负色散和波面任意整形特性消除系统色差及改善波前像差。图像源发出... 为满足头盔显示器(HMD)对大视场、高像质和彩色显示的要求,提出了改进型 HMD 光学系统。该系统以彩色 LCD 为图像源实现彩色显示;以折/衍混合单透镜代替双胶合,利用其负色散和波面任意整形特性消除系统色差及改善波前像差。图像源发出的光束在分束器附近成中间像,可增大系统视场;出瞳在中继光学组元中间成像,可减小系统口径,增大出瞳直径;球面耦合器将分束器反射过来的光束准直后投射到人眼,能消除人眼反复观察不同焦距的视频图像和外界图像所造成的疲劳。该系统垂轴色差小于 42μm,视场扩大为 40°(水平)×30°(垂直),分辨力接近人眼的最小分辨能力;口径小于 46mm,重量比现有 HMD 光学系统下降 47%。 展开更多
关键词 头盔显示器 衍射光学元件 光学系统设计
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遗传算法用于衍射光学元件的优化设计 被引量：8
6
作者 陈焘 罗崇泰 +2 位作者 王多书 马勉军 刘宏开 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第12期8-11,共4页
提出了一种基于遗传算法的衍射光学元件优化设计方法;在衍射光学元件设计中遗传算法运行参数对遗传算法性能有一定的影响:采用较大的群体规模,遗传算法越容易获得最优解;交叉算子越大,遗传算法全局搜索能力越强;选择算子对遗传算法的影... 提出了一种基于遗传算法的衍射光学元件优化设计方法;在衍射光学元件设计中遗传算法运行参数对遗传算法性能有一定的影响:采用较大的群体规模,遗传算法越容易获得最优解;交叉算子越大,遗传算法全局搜索能力越强;选择算子对遗传算法的影响不是太大;如果要进一步提高解的精度,可选取较大的终止代数。数值计算结果表明,用遗传算法优化设计的衍射光学元件,其误差小于 5.2%,衍射效率达到 91.2%。遗传算法很适合衍射光学元件的优化设计。 展开更多
关键词 遗传算法 衍射光学元件 优化设计
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高斯光束变换成方形均匀焦斑的衍射光学元件的研究 被引量：13
7
作者 张艳 张静娟 司徒国海 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期1183-1187,共5页
采用二维加权串行迭代算法(WSI)设计了8台阶的衍射光学元件(DOE)进行激光光束整形,将圆形高斯激光束变换为10μm×10μm的方形均匀焦斑,同时满足了二维激光光束形状的改变及振幅分布均匀化的功能;应用到高密度全息存储中,实现了入... 采用二维加权串行迭代算法(WSI)设计了8台阶的衍射光学元件(DOE)进行激光光束整形,将圆形高斯激光束变换为10μm×10μm的方形均匀焦斑,同时满足了二维激光光束形状的改变及振幅分布均匀化的功能;应用到高密度全息存储中,实现了入射到记录材料上焦斑强度的均匀分布。模拟计算结果表明,转换到均匀区的能量效率达到912%,平顶区的不均匀度为46%,误差小于0023%,基本上达到了设计的要求。同时分析了衍射光学元件对入射高斯光束的束腰半径及傅里叶变换透镜焦距的宽容度,还制作出了8台阶量化相位衍射光学元件的三套掩膜板。 展开更多
关键词 几何光学 衍射光学元件 光束整形 二维加权串行迭代算法
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双波段多层衍射光学元件的基底材料选择方法研究及其在变焦系统中的应用 被引量：11
8
作者 张博 崔庆丰 +2 位作者 朴明旭 胡洋 孙林 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期38-45,共8页
基于双波段系统的多层衍射光学元件(MLDOE)的带宽积分衍射效率(PIDE),建立其与入射角度和基底材料关系的数学模型,提出一种双波段斜入射多层衍射光学元件基底材料的选择方法,并通过该方法选择出双波段多层衍射光学元件基底材料的最佳组... 基于双波段系统的多层衍射光学元件(MLDOE)的带宽积分衍射效率(PIDE),建立其与入射角度和基底材料关系的数学模型,提出一种双波段斜入射多层衍射光学元件基底材料的选择方法,并通过该方法选择出双波段多层衍射光学元件基底材料的最佳组合方案。方法的提出以及数学模型的建立,解决了光线斜入射时基底材料选择不当导致多层衍射元件衍射效率和带宽积分衍射效率下降的问题,为多层衍射元件在多波段和宽波段系统中的应用提供理论指导。依据该方法,设计了适用于中波红外3.7~4.8μm(MWIR)和长波红外7.7~9.5μm(LWIR)双波段的多层衍射光学元件,并利用该衍射元件设计了10倍中长波折衍混合双波段红外变焦系统。结果表明,该系统在中波红外奈奎斯特频率处的调制传递函数(MTF)均大于0.52,在长波红外奈奎斯特频率处的MTF均大于0.35。 展开更多
关键词 衍射光学 衍射元件 透镜 红外成像
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长焦深、高分辨激光加工聚焦透镜 被引量：11
9
作者 王仲勋 潘一鸣 +4 位作者 尹韶云 邓启凌 史立芳 杜春雷 吴钦章 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期191-195,共5页
受限于传统激光加工透镜焦深与焦斑大小的矛盾关系,分辨率与加工深度很难同时获得提升。提出一种通过对不同焦距的菲涅耳透镜相位采样组合形成长焦深、高分辨激光加工聚焦透镜的设计方法。针对10.6μm的激光加工波长,采用自编的程序设... 受限于传统激光加工透镜焦深与焦斑大小的矛盾关系,分辨率与加工深度很难同时获得提升。提出一种通过对不同焦距的菲涅耳透镜相位采样组合形成长焦深、高分辨激光加工聚焦透镜的设计方法。针对10.6μm的激光加工波长,采用自编的程序设计了一个通光口径为11mm、中心焦距为47mm的激光纸张打孔透镜,并开展了相应的实验加工与测试。结果表明,该透镜与具有相同口径和焦距的传统透镜相比,焦深增加了2倍,并且在整个焦深范围内焦斑尺寸保持着与普通透镜相近的分辨率。该透镜实现简单,为大深度、高分辨的激光加工提供了可行的途径,在激光加工领域有较好的应用前景。 展开更多
关键词 光学制造 长焦深 高分辨 激光加工 衍射元件
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折-衍混合型两档变倍红外光学系统设计 被引量：11
10
作者 张明意 李保平 +2 位作者 万中南 李清安 鄂盛国 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期850-853,共4页
当今红外成像光学系统应用广泛,根据需求,越来越多地采用双视场切换式红外光学系统。为了获得成像质量更好、轻量化的光学系统,引入了衍射光学元件进行光学系统设计,从而提高了镜头的成像质量,减少了光学元件的数量,减轻了系统质量。介... 当今红外成像光学系统应用广泛,根据需求,越来越多地采用双视场切换式红外光学系统。为了获得成像质量更好、轻量化的光学系统,引入了衍射光学元件进行光学系统设计,从而提高了镜头的成像质量,减少了光学元件的数量,减轻了系统质量。介绍了含有衍射光学元件的两档变倍光学系统的设计原理,设计了一个含有非球面且结构简单、装调容易的折-衍混合的两档变倍的红外光学系统,分别对长、短焦距位置进行了像差分析,该设计能够很好地满足实际工程的需要。设计结果表明采用衍射光学元件的红外光学系统能够有效地改善光学系统的像质,减小光学系统的体积。 展开更多
关键词 红外光学系统 两档变倍 衍射光学元件
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用于大相对孔径红外镜头的衍射光学元件 被引量：9
11
作者 李荣刚 张兴德 贺谊亮 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期464-466,共3页
将衍射光学元件应用于非制冷热像仪的大相对孔径红外镜头与传统设计相比 ,衍射光学元件的引入 ,增强了此类镜头的色差校正能力 ,提高了镜头的成像质量 ,提高了镜头的透过率 ,减少了光学零件的数量 ,减轻了系统重量 ,为提高非制冷热像仪... 将衍射光学元件应用于非制冷热像仪的大相对孔径红外镜头与传统设计相比 ,衍射光学元件的引入 ,增强了此类镜头的色差校正能力 ,提高了镜头的成像质量 ,提高了镜头的透过率 ,减少了光学零件的数量 ,减轻了系统重量 ,为提高非制冷热像仪的性能奠定了坚实基础。本文在色差、成像质量。 展开更多
关键词 衍射光学元件 红外镜头 光学设计 非制冷热像仪
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折衍混合车载红外镜头无热化设计 被引量：10
12
作者 徐大维 向阳 +3 位作者 王健 康福增 刘殿双 许文斌 《红外技术》 CSCD 北大核心 2011年第8期460-464,共5页
论述了利用衍射元件实现光学系统无热化的原理,并利用衍射光学元件特殊的消热差和色散特性,设计并研制了折衍混合无热化车载红外镜头,在仅使用一种红外材料的情况下完成了宽温度范围自调焦设计,且衍射面特征尺寸大,易于加工制作。系统... 论述了利用衍射元件实现光学系统无热化的原理,并利用衍射光学元件特殊的消热差和色散特性,设计并研制了折衍混合无热化车载红外镜头,在仅使用一种红外材料的情况下完成了宽温度范围自调焦设计,且衍射面特征尺寸大,易于加工制作。系统工作波段为8～12μm,视场为36°×27°,焦距为19 mm,F/#为1.1。该镜头体积小,重量轻,结构简单,非常适于在汽车辅助驾驶系统应用。镜头的测试结果表明,镜头成像质量好,且能在-40～80℃温度范围内保持像面稳定,无需手动调焦。 展开更多
关键词 衍射光学元件 无热化 车载红外光学系统 折衍混合系统
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光谱共焦测量系统中的色散透镜组设计 被引量：11
13
作者 金博石 邓文怡 +1 位作者 牛春晖 李晓英 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期660-664,共5页
光谱共焦位移测量系统具有精度高、质量轻、体积小和灵敏高等优点,可以实现在各种极端情况下的微位移测量。在光谱共焦测量系统中色散透镜组的色散特性决定了整个测量系统的性能。对色散透镜组的测量需求进行了分析,提出了详细的设计指... 光谱共焦位移测量系统具有精度高、质量轻、体积小和灵敏高等优点,可以实现在各种极端情况下的微位移测量。在光谱共焦测量系统中色散透镜组的色散特性决定了整个测量系统的性能。对色散透镜组的测量需求进行了分析,提出了详细的设计指标,基于折射、衍射两种方法对透镜组进行了设计和优化,给出了设计结果。色散透镜组的色散范围为2.2mm,光谱范围为500～700nm,线性度较好。利用分辨率为0.5nm的光谱仪接收光谱信息,理论上精度优于2μm。 展开更多
关键词 光谱共焦 微位移测量 衍射光学元件 色散透镜设计
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采用分步迭代算法设计制作衍射光学元件 被引量：10
14
作者 张巍 张晓波 +1 位作者 舒方杰 李永平 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1665-1668,共4页
结合均匀照明相位器件的设计实例,介绍最新提出的基于迭代框架的优化方法,并应用该方法设计制作了16台阶的衍射光学元件并对其进行了测试,验证了设计原理及方法的正确性,且对加工中可能出现的误差进行了分析和讨论。测试结果验证了采用... 结合均匀照明相位器件的设计实例,介绍最新提出的基于迭代框架的优化方法,并应用该方法设计制作了16台阶的衍射光学元件并对其进行了测试,验证了设计原理及方法的正确性,且对加工中可能出现的误差进行了分析和讨论。测试结果验证了采用多台阶相位结构的设计方案能有效提高工艺宽容度。 展开更多
关键词 衍射光学元件 光束整形 均匀照明 分步迭代优化
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基于环形光束整形的衍射光学元件的精确设计 被引量：9
15
作者 杨美霞 孔哲 +2 位作者 谭峭峰 任钢 薛亮平 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期84-89,共6页
提出一种改进的Gerchberg-Saxton(G-S)算法,实现了基于环形光束的衍射光学元件的精确设计。所提算法可以确保输出平面上有小的采样间隔,起到了抑制散斑的作用;与未采用散斑抑制的常规的改进G-S算法相比,所提算法得到了更高性能的均匀光... 提出一种改进的Gerchberg-Saxton(G-S)算法,实现了基于环形光束的衍射光学元件的精确设计。所提算法可以确保输出平面上有小的采样间隔,起到了抑制散斑的作用;与未采用散斑抑制的常规的改进G-S算法相比,所提算法得到了更高性能的均匀光斑;仿真结果和实验结果一致。 展开更多
关键词 衍射 二元光学 Gerchberg-Saxton算法 消除散斑 光束整形 衍射光学元件
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衍射光学元件制作中的基片涂胶方法 被引量：6
16
作者 邱克强 徐向东 +2 位作者 洪义麟 刘颖 付绍军 《微细加工技术》 EI 2007年第1期19-23,共5页
在基片上涂布一层厚度均匀的光刻胶层,是衍射光学元件制作中的一个重要步骤。介绍了目前用于衍射光学元件制作的两种主要涂胶方法———提拉法和旋转法,分析了这两种方法的特点和影响胶层厚度的主要因素,尤其是对其均匀性的影响,并提出... 在基片上涂布一层厚度均匀的光刻胶层,是衍射光学元件制作中的一个重要步骤。介绍了目前用于衍射光学元件制作的两种主要涂胶方法———提拉法和旋转法,分析了这两种方法的特点和影响胶层厚度的主要因素,尤其是对其均匀性的影响,并提出了获得均匀胶厚的途径。对于提拉涂胶,选择粘度较高的光刻胶溶液与合适的提拉速度将有助于减小Marangoni流动和Van derWaals力对膜厚均匀性的影响;对于旋转涂胶,可以通过密封基片所在空间,或者通过气流控制器使基片上方空气流动处于层流状态来获得均匀一致的溶剂挥发速率,从而提高胶层的均匀性。 展开更多
关键词 衍射光学元件 提拉涂胶 旋转涂胶
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衍射光学元件在红外成像光学系统中的应用 被引量：7
17
作者 刘瑞奇 陈星明 赵家琪 《红外技术》 CSCD 北大核心 2009年第6期327-330,共4页
介绍了衍射光学元件的优点,并举例说明衍射光学元件在监控、火控、无人机侦察等红外光学系统中的应用,给出了一个红外光学系统设计实例,在设计中使用了衍射光学元件,以补偿温度变化所产生的影响,通过与没使用衍射光学元件的红外光学系... 介绍了衍射光学元件的优点,并举例说明衍射光学元件在监控、火控、无人机侦察等红外光学系统中的应用,给出了一个红外光学系统设计实例,在设计中使用了衍射光学元件,以补偿温度变化所产生的影响,通过与没使用衍射光学元件的红外光学系统的成像质量比较,表明使用衍射光学元件可以消除温度的影响,使系统在较大的温度范围内保持比较好的成像质量,可以满足军用光学系统的使用要求。 展开更多
关键词 衍射光学元件 折/衍混合光学系统 消热差设计
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旋转体时域有限差分法对轴对称亚波长衍射光学元件的分析 被引量：7
18
作者 刘玉玲 卢振武 +2 位作者 任智斌 李凤有 曹召良 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第10期1259-1263,共5页
采用旋转体时域有限差分法对轴对称亚波长衍射光学元件进行严格的矢量分析 推导了旋转体时域有限差分法的基本计算公式 ;给出了入射波的设置方法 ;采用了完全匹配层吸收边界条件 ;改进了平面波谱传播算法 ,大大简化了计算过程并提高了... 采用旋转体时域有限差分法对轴对称亚波长衍射光学元件进行严格的矢量分析 推导了旋转体时域有限差分法的基本计算公式 ;给出了入射波的设置方法 ;采用了完全匹配层吸收边界条件 ;改进了平面波谱传播算法 ,大大简化了计算过程并提高了计算速度 对多台阶微透镜和二元亚波长微透镜进行分析给出了它们焦平面的电场强度分布 数值计算结果表明 。 展开更多
关键词 亚波长 衍射光学元件 时域有限差分法 传播算法
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基于高阶角向偏振拉盖尔高斯涡旋光束强聚焦的三光链结构 被引量：7
19
作者 李维超 杨艳芳 +2 位作者 何英 李红艳 段慧慧 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期323-328,共6页
依据角向偏振涡旋光束强聚焦有径向分量的结论,修正了角向偏振涡旋光束的强聚焦场公式,重新研究了高阶角向偏振拉盖尔高斯涡旋光束经过衍射光学元件和高数值孔径透镜后的强聚焦特性。结果发现,在焦平面附近获得了新的三维三光链结构(沿... 依据角向偏振涡旋光束强聚焦有径向分量的结论,修正了角向偏振涡旋光束的强聚焦场公式,重新研究了高阶角向偏振拉盖尔高斯涡旋光束经过衍射光学元件和高数值孔径透镜后的强聚焦特性。结果发现,在焦平面附近获得了新的三维三光链结构(沿着光轴方向的一条三维主光链和对称的两条三维傍轴次光链),详细分析了入射光束缔合拉盖尔多项式的径向模数和光束的拦截比、衍射光学元件结构和聚焦系统的数值孔径对三光链的影响。结果表明,径向模数的改变会破坏三光链结构,通过调控衍射光学元件结构和拦截比可以重新获得对称性更高的三光链结构,从而实现对三光链结构的高自由度调控。 展开更多
关键词 物理光学 偏振 涡旋光束 衍射光学元件 高数值孔径 三光链
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闪耀光栅阵列用于半导体激光器列阵光束整形 被引量：6
20
作者 郑春艳 郑国兴 +1 位作者 周崇喜 杜春雷 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第B04期62-66,共5页
介绍了半导体激光器列阵的光束整形理论,设计并制作了由两个闪耀光栅阵列构成的整形光学系统,理论计算表明该系统能将激光器快、慢轴方向的光参数积变为5.7 mm·mrad和8.9 mm·mrad。在整形实验中测得变换后快、慢轴方向的光参... 介绍了半导体激光器列阵的光束整形理论,设计并制作了由两个闪耀光栅阵列构成的整形光学系统,理论计算表明该系统能将激光器快、慢轴方向的光参数积变为5.7 mm·mrad和8.9 mm·mrad。在整形实验中测得变换后快、慢轴方向的光参数积分别为12 mm·mrad和9.5 mm·mrad,经透镜聚焦后能够实现与芯径200μm,数值孔径0.22的光纤耦合。 展开更多
关键词 激光技术 光束整形 闪耀光栅 半导体激光器列阵 衍射光学器件 光纤耦合
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