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椭圆高斯光束产生近似无衍射Bessel-Gauss光 被引量:1
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作者 李冬 梅小华 吴逢铁 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期84-87,共4页
研究了轴棱锥聚焦像散椭圆高斯光束的光场分布特性,根据菲涅耳衍射积分理论导出了椭圆高斯光束经轴棱锥衍射后的光场分布,通过数值积分给出椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的近轴光场强度分布情况,将其与圆高斯光束产生的近似Bessel-Gauss... 研究了轴棱锥聚焦像散椭圆高斯光束的光场分布特性,根据菲涅耳衍射积分理论导出了椭圆高斯光束经轴棱锥衍射后的光场分布,通过数值积分给出椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的近轴光场强度分布情况,将其与圆高斯光束产生的近似Bessel-Gauss场进行比较,发现椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的光束在一定的传播距离内也具有无衍射特性,且轴上光强分布与圆高斯光束产生的Bessel-Gauss光束的轴上光强分布具有相似的形式,而这种无衍射光场的强度在垂直于光轴的平面上不再是柱对称分布。根据近轴球面波产生近似Bessel光束的最大无衍射距离公式计算了椭圆Bessel-Gauss光束在子午面和弧矢面上的最大无衍射距离,整个光束的无衍射距离由入射到轴棱锥上的椭圆光斑短轴方向的尺寸决定。 展开更多
关键词 衍射 椭圆bessel Gauss光束 菲涅耳衍射积分 轴棱锥
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增大Bessel光束无衍射距离的凹透镜系统 被引量:1
2
作者 何艳林 沈栋辉 +1 位作者 孙川 吴逢铁 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期144-149,共6页
根据传统轴棱锥法产生Bessel光束的原理和凹透镜的几何光学效应,设计并模拟了一套提高Bessel光无衍射距离的光学系统。利用凹透镜的发散特性,将其分别放置在轴棱锥的前方与后方,使用Math CAD软件进行模拟并与传统轴棱锥法进行比较,得出... 根据传统轴棱锥法产生Bessel光束的原理和凹透镜的几何光学效应,设计并模拟了一套提高Bessel光无衍射距离的光学系统。利用凹透镜的发散特性,将其分别放置在轴棱锥的前方与后方,使用Math CAD软件进行模拟并与传统轴棱锥法进行比较,得出结论:在轴棱锥前方放置凹透镜使Bessel光的无衍射距离从244 mm增大至638 mm,同时增大中心光斑半径。在轴棱锥后方放置凹透镜使Bessel光的无衍射距离从244 mm增大至406 mm。使用He-Ne激光作为光源进行实验验证,实验结果与理论分析及仿真模拟基本一致。可根据实际要求选择凹透镜的曲率半径和位置,得到无衍射距离较大、质量较高的Bessel光束。 展开更多
关键词 光学系统设计 bessel光束 凹透镜 光路优化
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高斯激光束在Fraunhofer圆孔衍射成像中的球差
3
作者 夏雄平 张凯 +1 位作者 韦贵妹 田恺婧 《吉林大学学报(理学版)》 CAS 北大核心 2024年第1期141-146,共6页
基于标量衍射理论,利用Zernike多项式法构建像差函数,并将其应用到ZEMAX中,研究高斯型激光束在透镜与圆孔距离较大时的Fraunhofer圆孔衍射成像中的球差.实验和理论模拟结果表明,透镜及圆孔和透镜距离对产生球差的影响较大,当选择优化的... 基于标量衍射理论,利用Zernike多项式法构建像差函数,并将其应用到ZEMAX中,研究高斯型激光束在透镜与圆孔距离较大时的Fraunhofer圆孔衍射成像中的球差.实验和理论模拟结果表明,透镜及圆孔和透镜距离对产生球差的影响较大,当选择优化的非球面透镜、较高折射率的透镜材料和小视场时,可有效降低由圆孔和透镜距离较大而产生的球差,从而有效提升衍射成像质量. 展开更多
关键词 Fraunhofer圆孔衍射 球差 高斯激光束 ZERNIKE多项式
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高阶矢量Bessel涡旋光的传输和自愈特性研究
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作者 王徐坚 郝晨君 +3 位作者 李昊翔 朱科 高秀敏 庄松林 《光学精密工程》 北大核心 2025年第8期1169-1178,共10页
高阶矢量Bessel涡旋光由于具有无衍射、自愈性以及在其横截面上同时具有各向异性的涡旋偏振分布和螺旋形相位,在信息传输、成像、抗干扰、粒子操控等领域有巨大应用潜力。本文基于模式提取原理和光笔技术,取代传统基于双光束分别调制产... 高阶矢量Bessel涡旋光由于具有无衍射、自愈性以及在其横截面上同时具有各向异性的涡旋偏振分布和螺旋形相位,在信息传输、成像、抗干扰、粒子操控等领域有巨大应用潜力。本文基于模式提取原理和光笔技术,取代传统基于双光束分别调制产生高阶矢量Bessel涡旋光束的方法,仿真计算并实验验证基于单一入射光束提取产生高阶矢量Bessel涡旋光束,对其在自由空间内的传输特性和自愈特性进行了研究。此外,以拓扑数和涡旋光阶数分别取0,1,2为例,对比分析了两者对矢量Bessel涡旋光传输特性和自愈特性的影响。数值模拟和光学实验结果均表明,光束传输过程中,涡旋光阶数和拓扑数的高低不影响其保持中心区域光强不发散的无衍射状态;在遇到阻碍对传播造成破坏后,拓扑数越小的光束,进行自愈所需时间越短。对光学捕获、光学成像、光学通信等领域的应用研究有重要的潜在意义。 展开更多
关键词 高阶矢量bessel涡旋光 无衍射特性 自愈特性
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超短脉冲Bessel光束和空间诱导色散效应 被引量:3
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作者 胡巍 郭弘 刘承宜 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期325-327,共3页
给出了含时的波动方程的一族特解——超短脉冲 Bessel光束 ,其脉冲光束的空间和时间部分可以做分离变量 ,空间部分在传输过程中保持 Bessel光束不变 ,而时间脉冲部分的传输行为类似于在普通色散介质中的传输 。
关键词 超短脉冲bessel光束 脉冲光束 时空耦合 空间诱导色散效应 无衍射bessel光束 波动方程
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涡旋光束轨道角动量的十字线检测法
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作者 王彤 熊晗 +1 位作者 王华鑫 来右丽 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第4期803-810,共8页
本文提出一种利用十字线衍射进行涡旋光束OAM检测的方法,其远场分布中与OAM相关的主亮斑包含了入射光束的大部分能量(50%~84%),且不存在干扰检测的次亮斑。相比之下,传统小孔衍射法中的主亮斑能量比例极低,尤其是7阶拓扑荷以上的远场主... 本文提出一种利用十字线衍射进行涡旋光束OAM检测的方法,其远场分布中与OAM相关的主亮斑包含了入射光束的大部分能量(50%~84%),且不存在干扰检测的次亮斑。相比之下,传统小孔衍射法中的主亮斑能量比例极低,尤其是7阶拓扑荷以上的远场主亮斑中只包含不到1%的入射光束能量,且拓扑荷级数越高,次亮斑的干扰性越强。因此,十字线测量法对弱涡旋光束的检测尤为适用,这对于远程的自由空间光通讯发展具有重要影响。 展开更多
关键词 衍射 涡旋光束 轨道角动量 拓扑荷
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无衍射光束提高成像系统分辨率 被引量:2
7
作者 陈姿言 胡威旺 +2 位作者 吴逢铁 朱清智 何艳林 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期116-120,共5页
设计了一种在非相干光源下利用轴棱锥产生的无衍射光束成像系统.基于衍射积分理论与点扩散函数推导出成像系统分辨率的表达式,利用光学软件对无衍射光束成像系统的初始结构模型进行仿真,并以蓝光LED作为光源,将条纹状物体、透镜组以及... 设计了一种在非相干光源下利用轴棱锥产生的无衍射光束成像系统.基于衍射积分理论与点扩散函数推导出成像系统分辨率的表达式,利用光学软件对无衍射光束成像系统的初始结构模型进行仿真,并以蓝光LED作为光源,将条纹状物体、透镜组以及轴棱锥等光学元件组合为成像系统进行实验.结果表明:实验结果与理论分析相符,即非相干光源无衍射Bessel光束成像系统利用无衍射光束的特性能够提高成像分辨率. 展开更多
关键词 无衍射bessel光束 轴棱锥 非相干光源 成像系统 分辨率
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用于光束整形的衍射光学元件设计的混合算法 被引量:18
8
作者 庞辉 应朝福 +2 位作者 范长江 林培秋 吴浩伟 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期977-981,共5页
提出了一种用于衍射光学元件优化设计的混合遗传迭代爬山算法,该算法将迭代量化傅里叶变换算法融入到遗传算法中,然后在整体遗传算法结束后,对找到的当前最优解再用爬山法进行局部寻优,从而得到最优的衍射光学元件表面相位分布.用该混... 提出了一种用于衍射光学元件优化设计的混合遗传迭代爬山算法,该算法将迭代量化傅里叶变换算法融入到遗传算法中,然后在整体遗传算法结束后,对找到的当前最优解再用爬山法进行局部寻优,从而得到最优的衍射光学元件表面相位分布.用该混合方法设计了衍射光学元件,可以将入射的高斯光束整形成方形的均匀光斑.模拟结果表明:该混合算法具有收敛速度快、设计准确度高等优点.相比于其它设计方法,本文提出的方法能较好地改善整形效果,特别适用于光束整形的衍射元件设计. 展开更多
关键词 衍射光学元件 遗传算法 混合算法 光束整形
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低频声表面波对细激光束的衍射效应 被引量:8
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作者 苗润才 李芳菊 +1 位作者 董军 祁建霞 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期877-880,共4页
对于频率为几十赫兹的液体表面声波,实验上观察到反射光所形成的稳定、清晰的激光干涉图样.改变表面声波振幅,进一步发现了干涉图样的调制效应.调制效应明显地表现为干涉条纹的缺级,并且随表面声波振幅变化.依据波动光学原理,分析了调... 对于频率为几十赫兹的液体表面声波,实验上观察到反射光所形成的稳定、清晰的激光干涉图样.改变表面声波振幅,进一步发现了干涉图样的调制效应.调制效应明显地表现为干涉条纹的缺级,并且随表面声波振幅变化.依据波动光学原理,分析了调制作用下光束干涉所产生的光强解析分布及条纹特征,得到了干涉条纹角宽度与表面声波之间的解析关系,并据此对表面声波的特性参量波长和振幅及各级条纹相对光强分布规律进行了测定. 展开更多
关键词 光束干涉 SAW 衍射
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无衍射光束在激光三角测量系统中的应用研究 被引量:23
10
作者 周莉萍 赵斌 李柱 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 1998年第1期22-25,共4页
无衍射贝塞耳光束是近年来国内外极为重视的一个新兴研究领域。这种光束同时具有焦深长,中心光斑小的特点。利用这一特点,作者首次提出将其作为入射光束应用于激光三角测量系统,以解决传统激光三角测量系统无法满足大量程与高分辨率... 无衍射贝塞耳光束是近年来国内外极为重视的一个新兴研究领域。这种光束同时具有焦深长,中心光斑小的特点。利用这一特点,作者首次提出将其作为入射光束应用于激光三角测量系统,以解决传统激光三角测量系统无法满足大量程与高分辨率测量要求的问题。文中给出了无衍射光束的理论及实现方法。在三角测量物象位置关系的基础上,设计了无衍射激光三角测量系统及其参数并给出了实验结果。理论分析与实验结果表明,这种新型系统明显优于传统的三角测量系统。 展开更多
关键词 无衍射光束 锥形透镜 激光三角测量 激光仪器
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无衍射光束理论与实现 被引量:18
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作者 周莉萍 赵斌 李柱 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 1997年第4期14-19,共6页
无衍射光束具有中心光斑直径小且传播距离远的特点。将其应用于光学精密测量可以解决许多传统光学无法解决的难题。本文给出零阶及高阶贝塞耳无衍射光束理论及实现方法,并给出各种实现方法的比较及无衍射光束的应用范围。
关键词 无衍射光束 零阶 贝塞耳光束 高阶
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超短脉冲激光光束在一维反射型体全息光栅中的衍射 被引量:7
12
作者 王春花 闫爱民 +3 位作者 刘立人 刘德安 王欣 曲伟娟 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期1803-1807,共5页
基于Kogelnik的耦合波理论,研究了在色散效应的影响下,超短脉冲激光光束在反射型体全息光栅中衍射的性质·研究给出了衍射光及透射光在频谱域及时间域的振幅及强度分布、光栅的光谱宽度及衍射效率随光栅参量及入射条件的变化·... 基于Kogelnik的耦合波理论,研究了在色散效应的影响下,超短脉冲激光光束在反射型体全息光栅中衍射的性质·研究给出了衍射光及透射光在频谱域及时间域的振幅及强度分布、光栅的光谱宽度及衍射效率随光栅参量及入射条件的变化·数值研究的结果表明,在光栅记录介质色散效应的影响下,衍射光束的光谱宽度减小,脉冲展宽,衍射效率降低·通过适当的选取光栅参量及入射条件,可以控制衍射和透射光束的频谱和时间强度分布,得到满意的衍射和透射光束的带宽和波形,从而可以将其应用于脉冲整形等技术中· 展开更多
关键词 衍射 耦合波理论 体全息光栅 超短脉冲光束
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柱透镜聚焦高阶Bessel光束产生焦散光束 被引量:4
13
作者 冯聪 吴逢铁 谢晓霞 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期111-115,共5页
研究了高阶Bessel光束经过柱透镜后的光场分布特性.在广义惠更斯-菲涅尔衍射积分理论基础上,推导出高阶Bessel光束透过柱透镜后的衍射光场分布表达式;并利用MATLAB和MATHCAD模拟了不同传播距离处的光强分布.实验上,利用轴棱锥和螺旋相... 研究了高阶Bessel光束经过柱透镜后的光场分布特性.在广义惠更斯-菲涅尔衍射积分理论基础上,推导出高阶Bessel光束透过柱透镜后的衍射光场分布表达式;并利用MATLAB和MATHCAD模拟了不同传播距离处的光强分布.实验上,利用轴棱锥和螺旋相位板产生不同阶数的高阶Bessel光束,并使产生的高阶Bessel光束经过柱透镜,最后用CCD记录下不同距离处的衍射光场.研究结果表明,高阶Bessel光束经过柱透镜形成唇状的焦散光束. 展开更多
关键词 物理光学 高阶bessel光束 轴棱锥 柱透镜 焦散光束 衍射理论
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高斯光束微圆孔衍射的“再现”与“自再现”研究 被引量:6
14
作者 常山 何洁 +2 位作者 肖清武 吴志伟 王华 《电光与控制》 北大核心 2011年第9期94-97,共4页
由基尔霍夫衍射公式得到高斯光束微圆孔衍射的积分式,导出一种解析算式,分析并模拟了高斯光束微圆孔衍射的"再现"与"自再现",有利于在激光工程、微光学以及微光机电中对激光束的传输变换和调控。
关键词 高斯光束 微圆孔衍射 再现 自再现 计算模拟
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硬边衍射光束的计算模拟 被引量:9
15
作者 吕百达 季小玲 +2 位作者 陶向阳 赵光普 肖希 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期301-305,共5页
在激光的产生和传输过程中或多或少地要受到光阑的限制。因此,光束通过有硬边光阑限制光学系统传输问题的研究有重要实际意义。为此,已发展了多种模拟方法。一般情况下,对Collins公式直接数值积分是一种精确的模拟方法。但当光阑数增加... 在激光的产生和传输过程中或多或少地要受到光阑的限制。因此,光束通过有硬边光阑限制光学系统传输问题的研究有重要实际意义。为此,已发展了多种模拟方法。一般情况下,对Collins公式直接数值积分是一种精确的模拟方法。但当光阑数增加时,计算变得非常繁琐和费时。使用四种简明方法,即解析公式法、递推算法、复高斯函数展开法和矩阵表示法来模拟硬边衍射光束,对这些方法的优点和使用范围作了分析,讨论了方法的改进。 展开更多
关键词 硬边衍射光束 传输公式 递推算法 复高斯函数展开 矩阵表示法
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X射线衍射和散射光束线设计 被引量:10
16
作者 徐朝银 潘国强 +2 位作者 吴冠原 王峰 赵飞云 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 1999年第2期181-188,共8页
介绍了装备在合肥扭摆磁铁光源上一条X射线光束线的设计,包括光学系统,设计参数,光束线上的两台主要设备前置环面聚焦镜和双晶单色仪.该光束线建成后将用于生物大分子晶体结构分析、高分辨X射线粉末和单晶衍射。
关键词 光束线 X射线衍射 X射线散射 光学系统
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准直圆孔衍射高斯光束远场发散度 被引量:3
17
作者 王超 江伦 +2 位作者 董科研 安岩 姜会林 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期100-105,共6页
将夫琅和费衍射积分中的贝塞尔函数用高斯函数近似,得到经圆孔径准直光学系统衍射后高斯光束远场发散角的近似解析式.在不同衍射情况下,将其与严格夫琅禾费衍射积分进行比较,发现二者求解出的远场发散度接近.衍射孔径大小相同情况下,近... 将夫琅和费衍射积分中的贝塞尔函数用高斯函数近似,得到经圆孔径准直光学系统衍射后高斯光束远场发散角的近似解析式.在不同衍射情况下,将其与严格夫琅禾费衍射积分进行比较,发现二者求解出的远场发散度接近.衍射孔径大小相同情况下,近似解析式与真实值的误差随准直前光束初始束腰的增大而减小;初始束腰不变的情况下,随着衍射孔径的增大,误差值略有上升,但最终趋于平稳.在初始束腰半径不小于2μm的前提下,误差值最大不超过3.4%.该近似解析式在各种衍射情况下都能较为准确地表征准直圆孔衍射高斯光束远场发散度,且形式简单.对比不同衍射孔径和光束初始束腰条件下的光束发散度仿真结果可知,光束发散度随衍射孔径的增大而减小,随初始束腰的增大而增加. 展开更多
关键词 衍射光学 高斯光束 近似解析式 远场发散度 光束准直
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光源频谱宽度对Bessel光束亮暗梯度的影响 被引量:3
18
作者 杜团结 王涛 +1 位作者 程治明 吴逢铁 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期817-821,共5页
分析了三种不同频谱宽度的光源(激光、绿光LED和白光LED)产生无衍射贝塞尔(Bessel)光束亮暗环的梯度。分别模拟得到在不同位置的光强截面图,并计算各亮暗环的光强值,引入对比度的计算公式,计算了三种不同频谱宽度的光源产生贝塞尔光束... 分析了三种不同频谱宽度的光源(激光、绿光LED和白光LED)产生无衍射贝塞尔(Bessel)光束亮暗环的梯度。分别模拟得到在不同位置的光强截面图,并计算各亮暗环的光强值,引入对比度的计算公式,计算了三种不同频谱宽度的光源产生贝塞尔光束亮暗环的对比度,可以得到频谱宽度越宽的光源产生的贝塞尔光束亮暗环之间的对比度降低,亮暗环强度梯度下降,从而导致囚禁粒子的能力降低。根据三种光源的特性设计了实验装置,并在与理论模拟相应的位置分别拍摄了三种不同频谱宽度光源产生的无衍射光斑图。对实验中拍摄到的光斑图进行对比度计算,可以得知频谱宽度越宽的光源产生的无衍射光束,其截面光斑亮暗环的对比度降低,亮暗环强度梯度降低,囚禁粒子能力下降,理论和实验相吻合。 展开更多
关键词 bessel光束 频谱宽度 对比度 粒子囚禁 强度梯度
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贝塞尔-高斯光束通过圆孔与圆环光阑的衍射 被引量:5
19
作者 屈军 孟凯 +2 位作者 汪六三 丁培宏 崔执凤 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期393-395,共3页
为了研究贝塞尔-高斯光束通过圆孔硬边光阑和圆环光阑的衍射特性,从Collins公式出发,采用数值模拟的方法模拟出光强分布。模拟结果表明,贝塞尔-高斯光束经圆孔光阑衍射后轴上光强随菲涅耳数F呈周期振荡;贝塞尔-高斯光束经圆环光阑后轴... 为了研究贝塞尔-高斯光束通过圆孔硬边光阑和圆环光阑的衍射特性,从Collins公式出发,采用数值模拟的方法模拟出光强分布。模拟结果表明,贝塞尔-高斯光束经圆孔光阑衍射后轴上光强随菲涅耳数F呈周期振荡;贝塞尔-高斯光束经圆环光阑后轴上光强随F呈振动衰减。在F相同时,贝塞尔-高斯光束经圆孔光阑衍射后横向光强分布比经圆环光阑衍射后横向光强分布平滑,孔径越小,光强调制越明显;当孔径与束腰相等时候,横向光强分布与菲涅耳数没有关系。 展开更多
关键词 激光光学 贝塞尔高斯光束 衍射 圆孔光阑 圆环光阑
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衍射微透镜阵列用于半导体激光光束匀化 被引量:7
20
作者 刘志辉 石振东 +3 位作者 杨欢 李国俊 方亮 周崇喜 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期2092-2096,共5页
提出了一种用衍射微透镜阵列对半导体激光光束进行匀化的方法,解决了折射型微透镜阵列难于实现高填充因子、高精度面型的难题。基于标量衍射理论,设计了具有多阶相位结构的衍射微透镜阵列。采用菲涅耳衍射公式,推导了半导体激光从输入... 提出了一种用衍射微透镜阵列对半导体激光光束进行匀化的方法,解决了折射型微透镜阵列难于实现高填充因子、高精度面型的难题。基于标量衍射理论,设计了具有多阶相位结构的衍射微透镜阵列。采用菲涅耳衍射公式,推导了半导体激光从输入面到输出面的光场计算公式。数值模拟了成像型微透镜阵列匀化系统,并研究了微透镜口径及相位台阶数对焦斑均匀性的影响。结果表明:当衍射微透镜的口径D=0.27 mm、相位台阶数L=16时,可获得不均匀性约为±5%、系统能量可利用率达97%的均匀焦斑。 展开更多
关键词 光束匀化 衍射光学 半导体激光器 微透镜阵列
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