激光光斑及束腰光斑尺寸的测量研究

激光光斑尺寸和激光束腰光斑尺寸是标志激光器性能的重要参数，也是激光器在应用中的重要参量。用CCD作为探测传感器，可以更精确地测出激光器的光斑尺寸和束腰光斑尺寸，克服了传统测量的繁杂过程，并用计算机控制及数据处理，测量精度由原来的10μm提高到2μm，为激光器性能研究和光信息处理提供了一种新的方法。     

环形染料激光腔的等效厚透镜及光线传输矩阵分析

本文系统论述了环形染料激光腔的计算方法；结合具体腔长参数，计算了高斯光 束的三个束腰位置及相应的束腰半径；确定了环形染料激光腔内高斯光束的传输特 性。本文所涉及的方法也能用于激光陀螺环形腔的分析，井可由腔长来决定放电毛细 管的直径。     

激光光斑测量技术研究

激光器的光束参数是表征激光性能的重要指标,设计了一套激光光斑测量控制系统,面阵CCD摄像机和图像采集卡采集激光光斑信息后,输入到计算机进行光斑图像信息的获取、能量信息的存储和图像分析等图像处理过程,从而实现激光光斑图像的高精度测量.     

半导体激光器激光光束的研究

分析了半导体激光器的特征,从激光束的半宽度和激光光束发散角两个方面分析了高斯光束的结构特性,研究了激光束通过薄透镜的变换规律,求出会聚后高斯光束腰的宽度和位置,根据束腰位置与焦距的大小关系讨论了高斯光束的聚焦问题.研究了利用柱面透镜对激光光束的准直整形实验原理及实验装置、方法,在此基础之上讨论了激光光束发散角的测量方法.     

激光质量测量的自适应衰减控制技术研究

针对激光光束质量测量的激光光强高精度控制问题, 提出一种自适应衰减调节激光光强度的方法。该方法基于单片机控制算法, 利用PC机反馈的光斑图像灰度差值计算得出激光光强需要衰减的倍数, 并通过衰减轮电机控制两组衰减片组合完成对激光光强度的自适应控制, 实现了成像系统闭环控制激光光斑强度, 从而快速、 准确地得到特定光强度的激光光斑图像。实验结果表明, 该方法与以往衰减控制相比,能准确地得到高精度灰度值激光光斑图像, 激光光束质量单次测量时间为5 s, 系统测量时间为3 min。     

红外空心传能光纤聚焦系统的设计与优化

为了进一步提高光纤传输激光的效率,通过改善中红外光纤输出激光时的光斑及发散角的大小设计了双透镜和两种三透镜光学聚焦系统,并得到相应的光斑图形.运用MATLAB软件对实测的光斑进行模拟计算,得到了光斑的强度分布图,通过分析计算不同聚焦系统中的不同位置处光斑的大小,计算井得到了光束发散角.实验结果表明,3种方案中凸凹凸三透镜聚焦系统效果最佳,输出的光斑直径为0.33 mm,光束的发散角为042°,提高了耦合效率,降低了传输能量的损耗.     

高功率激光系统中离轴鬼光束光斑大小与光强的计算

用矩阵光学方法推导出旋转对称光学系统中离轴鬼光束会聚光斑大小及光强公式,进而对高功率激光系统中两个典型的光路构型离轴鬼光束会聚光斑大小及光强进行了数值计算。     

含负折射率光学透镜传感器

基于激光光线传输矩阵,研究了高斯光束通过不同折射率透镜后,出射光波束腰位置,出射、入射束腰半径大小之比同入射光波束腰位置的定量关系,结果表明:入射光束束腰位置和透镜折射率均可影响高斯光束的输出光学参量.在此基础上,设计了一种光电传感器用于检测蔗糖溶液浓度,定量研究了溶液浓度和出射高斯光束腰位置的对应关系,相关统计参量表明这类传感器可以实现对溶液浓度的高精度测量.     

不同光斑模式的CO2激光在镀锌板钎焊连接中的应用

为了获得CO2激光填丝钎焊镀锌钢板的工艺特性,对CO2激光进行了光束成形,分别研究了圆形光斑、双焦点光斑和矩形光斑3种光斑模式下的镀锌板激光填丝钎焊工艺特点与接头质量．结果表明,采用双焦点的CO2激光光斑加热,钎焊过程适应性增加,并可获得良好的焊缝成形,同时提高激光能量利用率;矩形光斑钎焊可降低镀锌层烧损,但焊接适应性和激光能量利用率降低．通过改变CO2激光的光束能量分布,可以替代Nd：YAG激光进行镀锌板的连接．     

半导体脉冲激光光斑整形方法研究

针对激光近炸引信的小型化激光发射系统中激光光斑过大、探测距离偏近的问题,该文在分析半导体激光器的发射光束特性和脉冲激光定距性能的基础上,设计了激光定距系统的发射透镜,使得激光光束得到准直整形。仿真结果表明,准直后的激光束发散角被压缩至1.5m rad,且远场光斑呈圆对称形状,中心辐照亮度增加到41.04 W/cm2,使原有小型低功耗的系统探测距离从8 m提高到21 m。     

截断参数对透镜衍射场分布的影响

基于菲涅尔衍射积分和将硬边孔径函数展开成有限项复高斯级数方法推导出了计算透镜衍射光强分布的解析表达式.所得的解析表达式克服了直接计算衍射积分的困难.应用这个表达式研究了截断参数(透镜的半径与高斯光束束腰半径的比值)对透镜衍射场分布的影响.数值结果显示,由于透镜的孔径对高斯光束的截断使得焦点向着透镜迁移,截断参数愈大,焦移量愈大,成像光斑愈大.     

高斯光束参数简介及束腰的快速测量计算

从实用观点介绍了高斯光束的概念及相关参数,如高斯光束的束宽、瑞利距离、共焦参数、"M2"值、光强分布、光斑的有效面积及能量密度等。利用高斯光束的数学特征,将其转换成误差函数的表征形式,介绍了一种测量高斯光束腰斑尺寸的方法——90/10刀口法,这种方法只需测量90%,及10%,的透过光强,与孔径法、CCD扫描法、曲线拟合法等其他测量方法相比更快速、更简便、更精确。     

空间碎片清除的地基激光传输过程建模及计算

低轨道区域内的空间碎片对人类航天活动的影响越来越大,采用高能地基激光清除空间碎片被认为是一种有效的方法.通过对激光大气传输能量衰减和光束偏转进行分析,建立激光大气传输模型,对远场激光功率密度、远场光斑直径和激光偏转角等参数进行数值计算.计算结果可为空间碎片上的辐照能量,以及跟瞄系统预置的偏转角度提供依据.     

激光光束质量测量的快速调光算法研究

在CCD法激光光束质量测量中,为了保证测量精度,需要在每一次采集激光光斑图像前进行调光,使得采集到的图像中光斑亮度处于理想亮度区间。现有的调光方法主要是通过测光、调光补偿方式实现的,调光速度较慢,致使整个测量过程耗费的时间较长。为解决此问题,提出一种快速调光算法:根据已经完成的采样点的光斑大小计算光束的空间方程,结合当前采样点光斑的最高亮度预测该调光参数下下一个采样点的最高亮度,并对调光参数进行调整。实验结果表明:对于每一个采样点,可以将平均调光时间从现有方法的3.64 s降低到1.77 s。能够准确地实现调光,并有效的提升测量速度。     

湍流对远场光束质量的影响

用两种不同的方法研究了湍流对激光远场光束质量的影响,同时用Strehl比、β参数、光斑重心位置(x)和(y)、像散参数wyz描述远场光束质量.用四维仿真程序进行了数值模拟计算,同时对这两种方法所得的结果进行了比较和分析,得出了更能准确描述湍流对远场光束质量影响的方法.     

激光在大气中传输特性的仿真研究

大气对激光传输产生光强闪烁、光束漂移及光斑扩展等影响,严重限制了激光通信、激光测距等系统的工作性能。因此全面开展大气信道中激光传输特性研究是十分重要和必要的。主要研究建立了大气吸收、大气散射衰减效应理论模型及光强起伏、光束漂移和光斑扩展等大气湍流效应影响模型。在分析各模型的基础上,重点进行大气吸收、散射理论模型的仿真和大气湍流对激光传输特性影响模型的仿真。仿真结果表明:大气的吸收和散射将对功率产生衰减;大气抖动引起的激光散斑效应、光束偏折和扩展效应将影响跟踪精度和视轴对准精度;大气湍流引起的光功率波动效应将影响通信的速率和误码率。     

新型水导引激光耦合系统研究

由于现有水导引激光系统存在对激光焦点和喷嘴口中心点的耦合要求高的缺点,利用轴棱锥产生的无衍射光束具有中心光斑直径小且传播距离远的特性,设计了一种用轴棱锥替代聚焦透镜的新型水导引激光耦合.该系统是基于现有的水导引激光原理,利用无衍射光束的特性,扩大了激光与水束的耦合区域,降低了耦合精密度要求.同时,具有加工距离长、无热影响区等优点,该系统的研究也扩展了无衍射光束应用领域.     

无衍射光束参数的透镜变换

论述无衍射光束的基本参数的确定，提出用望远系统来改变无衍射光束参数的新方法，给出了各参数的变换公式．利用该方法可灵活方便地获得所需无衍射光的无衍射距离和中心光斑半径     

无衍射光束参数的透镜变换

论述无衍射光束的基本参数的确定，提出用望远系统来改变无衍射光束参数的新方法，给出了各参数的变换公式，利用该方法可灵活方便地获得所需无衍射光的无衍射距离和中心光斑半径。     

激光微光束仪的设计和研制

红宝石脉冲激光微光束仪用于生物活细胞的微照射和解剖.本文详细分析和讨论了仪器总体设计的特点.论述激光微光束的理论计算.为了获得小的聚焦光斑直径和高的聚焦效率,较佳的折衷方案是选择低倍的显微镜目镜和高倍大数值孔径的显微镜物镜.而且,为了获得小的聚焦光斑尺寸,物镜必须严格校正球差,并且激光器应是基模运转的.文中还详细讨论了减少激光束通过显微镜光能量损失的方法,以提高聚焦系统的效率.