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非球面透镜组激光光束整形系统 被引量:18
1
作者 范增明 李卓 钱丽勋 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期353-357,共5页
在激光显示等领域常常需要光强均匀分布的激光光束,为此,深入分析了一种非球面透镜组激光光束整形系统的设计方法,该方法可以将入射光束为准直的单模高斯激光光束整形为光强均匀分布的准直平顶激光光束;给出了该非球面透镜组设计的基本... 在激光显示等领域常常需要光强均匀分布的激光光束,为此,深入分析了一种非球面透镜组激光光束整形系统的设计方法,该方法可以将入射光束为准直的单模高斯激光光束整形为光强均匀分布的准直平顶激光光束;给出了该非球面透镜组设计的基本过程,主要包括输出光束函数的选择、光线映射函数的确定和非球面参数的确定;最后选择光线映射函数具有解析解形式的匀化洛伦兹函数作为输出光束分布函数,分别确定了伽利略型和开普勒型的非球面透镜组激光光束整形系统的参数。 展开更多
关键词 激光光束整形 激光光束匀化 非球面透镜组 匀化洛伦兹函数
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光寻址液晶空间光调制器用于激光光束整形的可控系统和设计算法 被引量:8
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作者 陈晓西 黄子强 杨文君 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期47-50,共4页
提出了一种利用光寻址液晶空间光调制器(LC-SLM)来实现实时可控的激光光束整形的系统和算法。用几何变换法和盖师贝格-撒克斯通(G-S)算法对有振幅调制和位相畸变光束进行均匀分布的平顶光束整形及数值模拟,用几何变换法可以得到非常好... 提出了一种利用光寻址液晶空间光调制器(LC-SLM)来实现实时可控的激光光束整形的系统和算法。用几何变换法和盖师贝格-撒克斯通(G-S)算法对有振幅调制和位相畸变光束进行均匀分布的平顶光束整形及数值模拟,用几何变换法可以得到非常好的小尺度的均匀性输出光束,而G-S算法能够有效地改善入射光束的大尺度不均匀性。为了减少输出光束的均方根误差和顶部不均匀度,提出结合几何变换方法和G-S算法,由几何变换方法得到的相位分布为G-S算法的初始相位分布。计算机设计的仿真结果表明:利用这种算法可以有效减少大尺度的不均匀度值,并得到合适的输出光束。 展开更多
关键词 激光光束整形 液晶光阀 几何变换方法 G-S算法
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基于正交双向迭代的自由曲面激光光束整形设计(特邀)
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作者 叶井飞 朱钰 +6 位作者 顾悠扬 詹浣湫 曹书琴 魏建民 宋真真 曹兆楼 郑改革 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期84-93,共10页
激光光束整形技术在现代激光工业领域具有重要作用,为了克服传统激光光束整形自由曲面构造中存在法向矢量偏差的局限性,文中提出一种正交双向迭代的自由曲面设计方法。该方法基于能量守恒和斯涅尔定律建立光源与目标面的能量映射关系,... 激光光束整形技术在现代激光工业领域具有重要作用,为了克服传统激光光束整形自由曲面构造中存在法向矢量偏差的局限性,文中提出一种正交双向迭代的自由曲面设计方法。该方法基于能量守恒和斯涅尔定律建立光源与目标面的能量映射关系,通过正交方向坐标点迭代获得自由曲面数据点,同时利用相邻坐标点的均值进行曲面法向矢量修正,从而提高自由曲面的构造精度。设计实例表明,准直入射的激光光束经自由曲面整形反射镜,在特定目标区域内可形成高均匀度光斑。进一步从自由曲面的连续性、拟合精度与面形误差三个方面,与传统设计方法进行了详细对比分析。结果表明,所提设计方法得到的激光光束整形自由曲面连续性与平滑度更好,拟合精度更高;且在加工误差允许范围内,目标面的辐照度均匀性更稳定。 展开更多
关键词 激光光束整形 自由曲面设计 正交双向迭代 法矢修正
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随机并行梯度下降算法在激光束整形中的应用 被引量:7
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作者 刘磊 郭劲 +3 位作者 赵帅 姜振华 孙涛 王挺峰 《中国光学》 EI CAS 2014年第2期260-266,共7页
为了满足高光束质量要求,校正激光束在传输过程中产生的波前畸变,改善激光位相分布,进而提高聚焦光斑的能量集中度,基于79单元微机械薄膜变形镜(MMDM)搭建了一套激光束整形实验系统。利用随机并行梯度下降(SPGD)算法,分别选择聚焦光斑... 为了满足高光束质量要求,校正激光束在传输过程中产生的波前畸变,改善激光位相分布,进而提高聚焦光斑的能量集中度,基于79单元微机械薄膜变形镜(MMDM)搭建了一套激光束整形实验系统。利用随机并行梯度下降(SPGD)算法,分别选择聚焦光斑半径、形心为中心的环围能量比和质心为中心的环围能量比作为算法性能指标,开展了激光束整形实验研究。3种情况下,分别经过58次、197次、133次迭代趋于收敛,但光斑半径作为性能指标时振荡严重;环围能量比从整形前的0.200 5、0.127 7、0.200 5分别增加到整形后的0.669 9、0.733 9、0.864 0。实验结果表明:MMDM用于激光束整形具有良好的效果,光斑半径作为性能指标整形速度最快,其次为质心环围能量比,形心环围能量比最慢;质心环围能量比作为性能指标整形效果最好,其次为形心环围能量比,光斑半径最差。综合比较,质心环围能量比作为性能指标时综合效果最好。 展开更多
关键词 随机并行梯度下降算法 激光整形 微机械薄膜变形镜 性能指标
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用于光刻的准分子激光束整形及其研究进展 被引量:6
5
作者 林清华 宋超 +1 位作者 王鲁宾 周金运 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期415-419,共5页
阐述了在光刻应用中准分子激光束整形的原因和整形前后光束能量空间分布结果,并对建立准分子激光束整形的理论模型——高斯-谢尔模型(GSM)的方法进行了介绍。总结和分析了微透镜阵列和衍射相位光栅等光束均质器用于光刻激光束整形的优缺... 阐述了在光刻应用中准分子激光束整形的原因和整形前后光束能量空间分布结果,并对建立准分子激光束整形的理论模型——高斯-谢尔模型(GSM)的方法进行了介绍。总结和分析了微透镜阵列和衍射相位光栅等光束均质器用于光刻激光束整形的优缺点,包括它们的整形能力、能量损失、干涉效应以及波前和振幅均匀化控制等;同时对主要整形器件的原理、特性和进展情况进行了简要综述。 展开更多
关键词 激光技术 准分子激光整形 光刻 微透镜阵列 衍射相位光栅
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激光束的实时空间整形方法 被引量:1
6
作者 王薇 谢宇 从守民 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期29-30,共2页
在高功率激光系统中,激光光束的传输与放大,需要对输出的激光光束整形,包括对激光束几何形状与光强分布的整形,才能有效地控制光束质量,提升激光系统的输出功率。目前,通常的光束空间整形方法是采用针对特定输入光束(如均匀或高斯光束)... 在高功率激光系统中,激光光束的传输与放大,需要对输出的激光光束整形,包括对激光束几何形状与光强分布的整形,才能有效地控制光束质量,提升激光系统的输出功率。目前,通常的光束空间整形方法是采用针对特定输入光束(如均匀或高斯光束)的切趾光阑(如锯齿、波纹光阑)或结合空间滤波进行光束空间整形,而实际输入的光束并非是这样的理想型光束,所以上述方法在光束的空间整形中存在一定局限性,因此,研究实时、可调的光束空间整形尤为重要。对此,本文提出了对激光束进行实时、可调控的激光束空间整形的新方法,实时产生与入射光束相关的软边切趾光阑,结合空间滤波,获得所需形状的近"平顶"光强分布的近场光束。数值模拟结果表明新方法可以对实际激光系统的光束实现实时、有效的整形。 展开更多
关键词 高功率激光系统 激光束实时整形 自适应软边光阑 衍射光场
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腔外激光束整形系统设计
7
作者 张少军 黄骝 +1 位作者 刘靖 李延廷 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 2000年第2期122-123,共2页
根据波动光学的原理及腔外透射型衍射体对光波动场的波前进行变换调制的理论,设计了一种组合式腔外激光束整形系统.对系统的每一透射式元件进行透射函数分布设计并组成一个系统,使激光束通过该系统后,对光波场波前实现调制和整形.
关键词 透射型元件 激光 设计 腔外激光整形系统
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多孔径光束积分激光匀束器理论与设计 被引量:7
8
作者 黄峰 贾文武 +2 位作者 汪岳峰 尚浩 郭双飞 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期44-47,共4页
分析了多孔径光束积分匀束器的基本原理和设计理论,分别设计了衍射型和成像型微透镜阵列激光匀束器,将高斯光束整形为平顶光束。光线追迹的结果表明,当微透镜阵列的菲涅尔数较大时,两种匀束器都能获得良好的匀束效果,而成像型能比前者... 分析了多孔径光束积分匀束器的基本原理和设计理论,分别设计了衍射型和成像型微透镜阵列激光匀束器,将高斯光束整形为平顶光束。光线追迹的结果表明,当微透镜阵列的菲涅尔数较大时,两种匀束器都能获得良好的匀束效果,而成像型能比前者提供更好的光束均匀性和边缘坡度。此外,入射光的准直性能会影响匀束效果,当入射光发散角较大,超过微透镜数值孔径时会导致像面光斑出现明显旁瓣,无法实现正常的匀化。 展开更多
关键词 激光光束整形 激光匀束器 多孔径光束积分器 微透镜阵列
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反射式椭圆高斯光束平顶整形系统 被引量:4
9
作者 孟祥翔 刘伟奇 +4 位作者 柳华 魏忠伦 康玉思 冯睿 吕伟振 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期940-947,共8页
为了将椭圆高斯光束整形为圆形平顶光束,设计了一种无中心遮拦反射式两镜整形系统。根据能量守恒思想,选择匀化洛伦兹函数作为出射光束平顶分布函数,建立了入射面和出射面之间的坐标变换关系;采用光程守恒原理和矢量形式的反射定律,推... 为了将椭圆高斯光束整形为圆形平顶光束,设计了一种无中心遮拦反射式两镜整形系统。根据能量守恒思想,选择匀化洛伦兹函数作为出射光束平顶分布函数,建立了入射面和出射面之间的坐标变换关系;采用光程守恒原理和矢量形式的反射定律,推导了积分形式的整形系统两反射镜面形方程。利用数值解法计算出两反射镜的面形数据,经过光学设计软件仿真与系统参数分析,得到的圆形平顶光束在目标区域的照度均匀性大于95%。结果表明,这种整形系统可以明显提高椭圆高斯光束的平顶性,具有现实可行性。 展开更多
关键词 激光光束整形 椭圆高斯光束 平顶光束 反射系统
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基于液晶空间光调制器整形的重频100mJ全固态1053nm钕玻璃激光放大器(英文) 被引量:4
10
作者 邱基斯 樊仲维 +4 位作者 唐熊忻 侯立群 连富强 张晓雷 麻云凤 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期2637-2643,共7页
介绍了所研发的一台放大纳秒激光脉冲的高光束质量钕玻璃激光放大器。该放大器采用了多级LD泵浦与液晶空间光调制器进行整形相结合的技术,光束传输遵循抑制衍射、主动控制与补偿及空间滤波的原则。在重频为1 Hz时,将注入的3 ns、1 nJ的... 介绍了所研发的一台放大纳秒激光脉冲的高光束质量钕玻璃激光放大器。该放大器采用了多级LD泵浦与液晶空间光调制器进行整形相结合的技术,光束传输遵循抑制衍射、主动控制与补偿及空间滤波的原则。在重频为1 Hz时,将注入的3 ns、1 nJ的方形激光脉冲能量放大到115.3 mJ,能量净增益109倍,输出激光的能量分散度小于2%,光束的近场调制度小于1.23:1,远场光斑的角漂移小于9.8μrad,远场光斑的衍射限小于2DL。 展开更多
关键词 激光光束整形 空间光调制器 激光 激光光学
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基于衍射/反射光束整形系统的高密度泵浦源 被引量:2
11
作者 黄峰 贾文武 +1 位作者 汪岳峰 董伟 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期61-66,共6页
利用二元光学元件微型化和对波面进行任意整形的特点,将二元光学衍射器件用于高功率激光二极管阵列光束的快、慢轴准直,并结合空心导管设计一种衍射/反射混合型光束整形系统,用于实现高密度、高均匀性LD泵浦源。应用时域有限差分法(FDTD... 利用二元光学元件微型化和对波面进行任意整形的特点,将二元光学衍射器件用于高功率激光二极管阵列光束的快、慢轴准直,并结合空心导管设计一种衍射/反射混合型光束整形系统,用于实现高密度、高均匀性LD泵浦源。应用时域有限差分法(FDTD)的严格矢量分析表明:所设计的二元光学准直器性能优良,准直后光束发散角在误差范围内接近衍射极限,慢轴方向衍射效率为82.21%,快轴方向为75.76%。模拟设计的结果表明:采用这种衍射/反射光束整形技术的高密度泵浦源能获得高功率密度和高均匀性的抽运光束,在空心导管出射端面附近光强起伏RMS<1%,并且在光束的准直性能和系统紧凑性方面优于传统整形方法。 展开更多
关键词 激光二极管抽运 激光光束整形 二元光学 空心导管 衍射/反射光学系统
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用于光学相干层析系统的三反射镜光束整形扫描机构的光学设计 被引量:2
12
作者 王方雨 孙强 +3 位作者 常颖 戴明 刘昕晖 王成 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2654-2661,共8页
为了实现高斯圆斑向平顶线斑的转化,提出了一种用于高斯光束整形的三反射镜光学系统。利用环形面对两个相互垂直方向的光线会聚、发散作用不同,标准球面具有旋转对称性质,以及二次曲面系数、非球面系数可以实现高斯分布转化为平顶分布... 为了实现高斯圆斑向平顶线斑的转化,提出了一种用于高斯光束整形的三反射镜光学系统。利用环形面对两个相互垂直方向的光线会聚、发散作用不同,标准球面具有旋转对称性质,以及二次曲面系数、非球面系数可以实现高斯分布转化为平顶分布的原理,采用ZPL语言与自动优化结合的方法完成了系统设计。设计得到了一个方向平顶的矩形光斑以及平顶线斑,整形效果良好,并结合在光学相干层析(OCT)系统中对样品照明或扫描的实际要求,通过小角度(±2°)旋转系统第一个反射镜对所得线斑进行扫描,在扫描角度内可以实现线性扫描(扫描范围约为10mm×11mm)。结果表明,该三反射镜系统满足轻量化、结构紧凑、不受工作波长影响的要求,是一种可行、有效的方案。 展开更多
关键词 光学系统设计 光学相干层析 激光光束整形 反射镜系统设计
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采用双自由曲面整形的无掩模光刻照明系统 被引量:1
13
作者 孟祥翔 刘伟奇 +4 位作者 魏忠伦 柳华 康玉思 冯睿 张大亮 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期1505-1510,共6页
为了实现无掩模光刻系统所需求的矩形准直平顶激光光束照明,提高照明系统的能量利用率,提出了一种利用双自由曲面整形的照明系统设计方法。根据光程守恒原理和折射定律,推导了积分形式的双自由曲面面形方程;采用数值解法求解积分方程,... 为了实现无掩模光刻系统所需求的矩形准直平顶激光光束照明,提高照明系统的能量利用率,提出了一种利用双自由曲面整形的照明系统设计方法。根据光程守恒原理和折射定律,推导了积分形式的双自由曲面面形方程;采用数值解法求解积分方程,分别设计了含有双自由曲面的双透镜整形单元和单透镜整形单元的照明系统,使用光学设计软件对两种照明系统进行模拟,得到两种照明系统的照明均匀性在93%以上,能量利用率大于91%。结果表明,两种照明系统均能实现无掩模光刻系统的高均匀性、高能量利用率照明。 展开更多
关键词 无掩模光刻 照明系统 激光光束整形 矩形平顶光束 自由曲面
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激光测照器光学系统小型化的研究 被引量:1
14
作者 贾颖娟 于洵 +2 位作者 姜旭 武继安 齐媛 《兵工自动化》 2018年第12期16-21,共6页
为解决传统激光测照器光学系统只实现光束准直、光束均匀度较差的问题,对激光测照器光学系统小型化进行研究。对激光光束进行扩束,利用盖师贝格-撒克斯通(Gerchberg-Saxton,GS)改进算法设计用于光束匀化和准直的二元光学元件B1和B2,根... 为解决传统激光测照器光学系统只实现光束准直、光束均匀度较差的问题,对激光测照器光学系统小型化进行研究。对激光光束进行扩束,利用盖师贝格-撒克斯通(Gerchberg-Saxton,GS)改进算法设计用于光束匀化和准直的二元光学元件B1和B2,根据光功率恒定原理,建立光束匀化的坐标变换公式,在ZEMAX中编写宏指令设计非球面透镜组光学系统。结果表明:该系统能使光束均匀度达到96.2%,发散角优于0.25 mrad,实现了光学系统的小型化(光学系统结构为110 mm×42 mm×42 mm)。 展开更多
关键词 激光整形 光学系统小型化 二元光学元件组 非球面透镜组
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数字化光学元件中黑栅效应的研究 被引量:2
15
作者 荆汝宏 黄子强 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期47-50,共4页
计算机光学元件是纯相位元件,能够产生任意形状的波面分布,但存在着加工工艺过于复杂的缺点。目前出现了用数字化元件实现计算机光学元件的方法,在这些方法中经常要面临黑栅效应的干扰。利用傅里叶光学理论研究了黑栅效应对具体元件的... 计算机光学元件是纯相位元件,能够产生任意形状的波面分布,但存在着加工工艺过于复杂的缺点。目前出现了用数字化元件实现计算机光学元件的方法,在这些方法中经常要面临黑栅效应的干扰。利用傅里叶光学理论研究了黑栅效应对具体元件的影响程度,找出了影响黑栅效应强弱的因素,并用MATLAB软件进行了模拟。模拟结果表明:减小黑栅的宽度可使光能量向接收屏中央集中,有效降低黑栅效应的干扰。 展开更多
关键词 激光整形 黑栅效应 标量衍射理论
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Influence of positioning errors of optical shaping components for single emitter laser diode on beam shaping effects 被引量:3
16
作者 YAN Yi-xiong ZHENG Yu DUAN Ji-an 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第10期2814-2821,共8页
Beam shaping is required for semiconductor lasers to achieve high optical fiber coupling efficiency in many applications.But the positioning errors on optics may reduce beam shaping effects,and then lead to low optica... Beam shaping is required for semiconductor lasers to achieve high optical fiber coupling efficiency in many applications.But the positioning errors on optics may reduce beam shaping effects,and then lead to low optical fiber coupling efficiency.In this work,the positioning errors models for the single emitter laser diode beam shaping system are established.Moreover,the relationships between the errors and the beam shaping effect of each shapers are analysed.Subsequently,the relationship between the errors and the optical fiber coupling efficiency is analysed.The result shows that position errors in the Z axis direction on the fast axis collimator have the greatest influence on the shaping effect,followed by the position errors in the Z axis direction on the converging lens,which should be strictly suppressed in actual operation.Besides,the position errors have a significant influence on the optical fiber coupling efficiency and need to be avoided. 展开更多
关键词 single emitter laser diode beam shaping positioning error coupling efficiency
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