35mm高炮的532nm半導(dǎo)體激光器準(zhǔn)直系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第1頁共39頁摘要摘要本論文綜述了國內(nèi)外對(duì)于半導(dǎo)體激光器光束整形技術(shù)的研究現(xiàn)狀，闡述了研究光束整形變換的理論方法。研究了532nm綠光激光器的光束特性，采用高斯光束描述半導(dǎo)體激光器的輸出特性。在此基礎(chǔ)上提出了在半導(dǎo)體激光束得到準(zhǔn)直的情況下，可使其出射光束的發(fā)散角在一定范圍內(nèi)得到壓縮，由此設(shè)計(jì)了一個(gè)半導(dǎo)體激光器光束整形發(fā)射系統(tǒng)。此系統(tǒng)的整形元件由透鏡組合而成，利用光學(xué)軟件對(duì)半導(dǎo)體激光束進(jìn)行了準(zhǔn)直模擬，結(jié)果表明，該系統(tǒng)在滿足光束準(zhǔn)直的前提下

2、，可使其發(fā)射角盡可能的得到壓縮。由于半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得它發(fā)出的光束在垂直于結(jié)平面方向上遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角和平行于結(jié)平面方向的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角相差較大（在垂直和平行于結(jié)平面方向上的發(fā)散角大小分別在30左右和10左右）。因此，激光器輸出的高斯光束，需要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直和擴(kuò)束，進(jìn)一步壓縮發(fā)散角和縮小光斑尺寸，在幾乎所有要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域中，其輸出光束都必須通過特殊的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)直。整形系統(tǒng)具有體積小、易于集成等優(yōu)點(diǎn)。本文主要針對(duì)激光準(zhǔn)直技術(shù)進(jìn)行了深入的

3、研究，并對(duì)準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和仿真。論文主要內(nèi)容如下：（1）推導(dǎo)出高斯光束經(jīng)望遠(yuǎn)鏡擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)變換后遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角的解析表達(dá)式。針對(duì)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)參量對(duì)系統(tǒng)準(zhǔn)直性能的影響進(jìn)行了仿真分析。分析表明適當(dāng)調(diào)整各結(jié)構(gòu)參量，能有效提高準(zhǔn)直系統(tǒng)的準(zhǔn)直效果。（2）用計(jì)算機(jī)仿真為平臺(tái)，舉例設(shè)計(jì)了一組望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，并采用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件對(duì)其進(jìn)行了像差優(yōu)化。仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有良好的準(zhǔn)直效果。（3）根據(jù)幾何光學(xué)基本原理，針對(duì)半導(dǎo)體激光器準(zhǔn)直系統(tǒng)進(jìn)行

4、了優(yōu)化設(shè)計(jì)。（4）仿真分析結(jié)果表明：當(dāng)不考慮半導(dǎo)體激光器的固有像散時(shí)，當(dāng)考慮固有像散時(shí)，準(zhǔn)直系統(tǒng)理論上都能將激光光束子午和弧矢面上的光線完全準(zhǔn)直。并且，兩種設(shè)計(jì)方案均可將半導(dǎo)體激光器發(fā)出的橢圓光斑準(zhǔn)直整形為一個(gè)直徑約為2cm的對(duì)稱圓光斑，有效提高了激光器光束質(zhì)量。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞激光整形；半導(dǎo)體激光器；準(zhǔn)直；發(fā)散角；ZEMAX仿真；第3頁共39頁Simulationresultsshowthatthedesignedsystemhasgoo

5、dcollimationeffect.（3）.Accdingtothebasicprinciplesofgeometricalopticsfsemiconductlaseralignmentsystemisoptimized.（4）.Simulationresultsshowthat:Whennotconsideringtheinherentastigmaticlaserdiodewhenconsideringtheinherentas

6、tigmatismthealignmentlaserbeamcantheeticallymeridiansagittalplanealignmentoflightcompletely.Alsotwodesignoptionsareissuedbythesemiconductlasercollimatedellipticalbeamshapingfasymmetriccirculardiameterofabout2cmspoteffect

7、ivelyimprovethequalityofthelaserbeam.【Keywd】LaserreshapingSemiconductlaserCollimationDivergenceangleZEMAXsimulation1緒論緒論1.11.1研究意義及背景研究意義及背景1.1.1半導(dǎo)體激光器的背景一、半導(dǎo)體激光器的主要應(yīng)用半導(dǎo)體激光器具有體積小、重量輕、功耗低和可直接調(diào)制等優(yōu)點(diǎn)，在激光雷達(dá)、激光通信、固體激光器的抽運(yùn)、激光泵浦