35mm高炮的532nm半導體激光器準直系統(tǒng)設計

1、第1頁共39頁摘要摘要本論文綜述了國內外對于半導體激光器光束整形技術的研究現狀，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體激光器的輸出特性。在此基礎上提出了在半導體激光束得到準直的情況下，可使其出射光束的發(fā)散角在一定范圍內得到壓縮，由此設計了一個半導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，利用光學軟件對半導體激光束進行了準直模擬，結果表明，該系統(tǒng)在滿足光束準直的前提下

2、，可使其發(fā)射角盡可能的得到壓縮。由于半導體激光器的結構特點，使得它發(fā)出的光束在垂直于結平面方向上遠場發(fā)散角和平行于結平面方向的遠場發(fā)散角相差較大（在垂直和平行于結平面方向上的發(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，需要實現準直和擴束，進一步壓縮發(fā)散角和縮小光斑尺寸，在幾乎所有要求較高的應用領域中，其輸出光束都必須通過特殊的光學系統(tǒng)進行準直。整形系統(tǒng)具有體積小、易于集成等優(yōu)點。本文主要針對激光準直技術進行了深入的

3、研究，并對準直光學系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計和仿真。論文主要內容如下：（1）推導出高斯光束經望遠鏡擴束準直系統(tǒng)變換后遠場發(fā)散角的解析表達式。針對望遠鏡系統(tǒng)各結構參量對系統(tǒng)準直性能的影響進行了仿真分析。分析表明適當調整各結構參量，能有效提高準直系統(tǒng)的準直效果。（2）用計算機仿真為平臺，舉例設計了一組望遠鏡系統(tǒng)，并采用光學設計軟件對其進行了像差優(yōu)化。仿真結果表明，所設計系統(tǒng)具有良好的準直效果。（3）根據幾何光學基本原理，針對半導體激光器準直系統(tǒng)進行

4、了優(yōu)化設計。（4）仿真分析結果表明：當不考慮半導體激光器的固有像散時，當考慮固有像散時，準直系統(tǒng)理論上都能將激光光束子午和弧矢面上的光線完全準直。并且，兩種設計方案均可將半導體激光器發(fā)出的橢圓光斑準直整形為一個直徑約為2cm的對稱圓光斑，有效提高了激光器光束質量。關鍵詞關鍵詞激光整形；半導體激光器；準直；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半導體激光器的背景一、半導體激光器的主要應用半導體激光器具有體積小、重量輕、功耗低和可直接調制等優(yōu)點，在激光雷達、激光通信、固體激光器的抽運、激光泵浦