摘要：针对传统混合区域振幅自由度(MRAF)算法衍射效率低、非信号区域有散斑等问题,提出一种改进的MRAF算法。该算法引入球面相位作为初始相位,使用动态振幅限制,利用基于全域振幅限制的迭代方案确定最佳Z值,并使用爬山邻域算法对得到的相位进行分段式迭代优化,从而改善了非信号区域由于完全无振幅限制有散斑的问题。具体地,在全区域振幅限制阶段所提算法确保了目标光斑的匹配性并可以抑制散斑效应,而在混合区域振幅限制阶段则减小了误差。通过在三角形上进行数值仿真,对最终获得的结果进行光学实验仿真,结果表明,改进后的MRAF算法有97.77%高的衍射效率和0.09%低的均方根误差,并且峰值背景比(PBR)由0.0079提高至2.0357,相比基础的MRAF算法,对目标区域外围的散斑抑制效果更好,具有更高的应用价值。

摘要：大功率射频板条CO_(2)激光器曾经是深熔焊接、切割的主力光源,目前主要用于超大规模集成电路晶圆退火。华中科技大学于2007年就开始了大功率射频板条CO_(2)激光器的研发,并进行大量的理论研究和产业化工作。本文介绍了射频板条CO_(2)激光器的国内外发展动态;重点分析了激光器的结构设计、(板条)面积放大、扩散冷却、激励电源、射频传输、阻抗匹配、射频气体放电等离子体、放电均匀性、电极热效应、非稳-波导混合腔、激光功率提取、输出光束特性、光束整形等核心技术;展望了射频板条CO_(2)激光器在超大规模集成电路晶圆激光退火中的重要创新应用。

摘要：在已设计的 16阶用于将He Ne基模高斯光束转换为厚环形光束二元光学元件基础上 ,模拟计算了输入光束光斑半径变化对所设计的二元光学元件整形环效果的影响 ,模拟结果显示 ,当光斑半径偏离设计值在± 5 0 μm范围内 ,环上均匀性的均方误差不超出设计值的 5 %。同时 ,给出了输入光斑半径为 1.74 5mm时的实验结果及6 6

摘要：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。

摘要：提出了一种应用多孔径光束积分原理的新型LD端面抽运耦合系统。这种耦合系统将LD堆栈的入射光束分成许多细子光束,并通过会聚透镜聚焦在激光介质的抽运面上,得到高均匀性、高功率密度的抽运光斑。给出了具体的设计方法,并根据近轴矩阵光学ABCD定律推导了抽运光斑的发散角分布。针对5吧条的堆栈进行了耦合系统的具体设计,非序列光线追迹的结果表明:在抽运区域内获得均匀性良好的抽运光斑,快轴方向上的不均匀性(峰-谷值)小于3%,慢轴方向上的不均匀性小于6%,快慢轴方向的发散角分别为12°和16°,与传统的波导管方法相比,其结构更加紧凑灵活,同时能将抽运光束发散角控制在较小的范围内。

摘要：为了获得在液晶修复技术中所需要的光束质量好、能量分布比较均匀的矩形光束,提出了一种新的光束整形系统。在这个系统中,通过对光阑后不同位置衍射效应的理论分析和计算,获得相应的衍射光斑图样,再利用4f像传递系统对理想的光斑图样进行提取和传递,经过扩束聚焦之后,用于加工样品,并设计了相应的实验装置来验证这种系统的可行性。研究结果表明,过光阑后不同位置的衍射面呈现出复杂的衍射图样,等效距离在56.0-58.5 mm之间能够选取到平化效果非常好的衍射面,4f成像系统对其实现了较好的像传递,整形光束顶部的能量波动量小于5%,能量提取率达到80%。

摘要：为实现高功率激光二极管堆栈光束的匀化与整形,提出基于双柱透镜慢轴准直的匀化系统。利用双柱透镜实现对高填充因子激光二极管慢轴方向光束发散角度的压缩,降低成像型多孔径光束积分器中微透镜的数值孔径,减小匀化系统体积。通过三个限定条件确定了双柱透镜参数取值范围,并通过像差分析对双柱透镜进行了优化,实现慢轴方向光束剩余发散角度1.74°。结合成像型多孔径光束积分器,设计了激光二极管堆栈的匀化系统,并进行了实验测试。实验结果表明,在中心光斑尺寸约为6mm×6mm范围内,光斑不均匀性为8.11%。

摘要：半导体激光器能量转换效率高、体积小、稳定性好,因此激光雷达常以半导体激光器作为光源。针对半导体激光发散角大,而传统的分离式双柱面准直透镜组存在装调误差大、结构复杂、稳定性低的缺点,提出一体化非球面柱透镜准直方案,分别在两面的相互正交的两个方向设计不同的面型,压缩发散角,同时实现半导体激光器快慢轴两个方向的准直。根据费马原理及扩束准直理论初步确定两正交方向准直面面型参数,以最小光斑半径和最大光通量为目标,以MEMS微镜尺寸为限制因素进行优化,最终完成发射端光学设计。准直后光束快轴发散角2 mrad,慢轴发散角9.6 mrad,准直效果接近车规级激光雷达的平均角分辨率,透镜体积为10×10×24 mm^(3),发射端系统总长40 mm,系统通光率大于98.6%,满足MEMS-LiDAR对光源准直度、发射端系统集成度和稳定性的要求。

摘要：使用非球面透镜对高斯光束整形的方法已经非常成熟,可以根据入射光参数设计出特定的非球面整形镜。但在使用入射光束束腰以3 mm设计的非球面整形镜时发现,非球面整形镜不只适用于设计时的入射参数,在入射光束直径和发散角不同时,整形镜后均会有一个平顶分布最佳的整形位置,该位置随着入射光束直径的增大而远离整形镜,随着发散角的增大而靠近整形镜。为了探究最佳整形位置上整形结果的差异,利用控制变量法进行实验,发现入射光束直径和发散角对该位置上平顶分布的平坦因子没有明显变化,但是光束均匀性和边缘陡度会有最佳值,存在最佳入射参数。为了得到最佳整形位置与入射光束直径和发散角的关系,利用响应曲面法成功建立数学模型,当已知某入射位置处的光束直径和发散角时,可以快速得到最佳整形位置。

摘要：Donut模式为环形能量分布,具有携带和光轴相对应的轨道角动量的能力,使得它在科学研究、激光加工等领域广受关注。分别使用衍射光学元件和螺旋相位片,将高功率射频板条CO_(2)激光器输出的近似高斯基模进行整形获得Donut模式,对整形光束的传输特性、光束质量、整形效率进行了分析。结果表明:采用G-S算法设计的类似环形凹面镜结构的衍射光学镜片,整形光束的近场传输特性不理想;而通过螺旋相位片的方式最终获得了近场传输特性较好的Donut模式,同时Donut模式远场特性较为理想,整形效率为97.1%,光束M^(2)因子为2.29。