角锥棱镜后向衍射特性的Zemax分析

当角锥棱镜(CCR)作为激光的合作目标时,其后向空间衍射特性是进行系统设计所必须考虑的。Zemax具有强大的物理光学计算能力,可对非序列光学元件角锥棱镜的后向衍射特性进行仿真,仿真结果精度高,方法简便具有通用性。首先建立了角锥棱镜的几何模型,分别计算了在垂直和倾斜入射条件下,理想和具有二面角误差角锥棱镜近场和远场的衍射图样,最后考虑偏振效应下角锥棱镜的衍射图像,将近场模拟结果与实际测量值进行了对比,具有非常好的一致性。根据定量的仿真计算结果,得到了一系列有益于工程设计的结论,借助于Zemax,将对不同使用要求的角锥棱镜及其系统设计产生极大便利。

角锥棱镜谐振腔激光模式模拟研究

为了探究角锥棱镜谐振腔激光模式,以角锥-平面镜腔为例,将角锥棱镜等效为衍射光栅,考虑角锥镜棱宽在谐振腔中的衍射效应以及二面角误差引起的附加相位分布对谐振腔激光模式的影响,在光学谐振腔理论的基础上,建立了求解本征模式的理论分析模型.采用快速傅里叶法数值模拟不同腔长、角锥镜棱宽和二面角误差情况下该无源谐振腔激光输出模式分布情况.结果表明,在腔长30 cm、角锥镜棱宽小于75μm、二面角误差在-10′~5′之间时,可实现光斑完整的圆形分布输出模式,且有较好的光束质量;棱宽不小于0.4 mm,二面角误差在-40′~10′之间时,光斑为TEM 03阶横模,光场呈六瓣分布;当角锥镜棱宽为0.4 mm、二面角误差为3′,腔长从30~90 cm范围内增加时,该谐振腔输出的激光模式从TEM 03转换成TEM 10.

HL-2M装置CO_2色散干涉仪的金属角锥反射镜特性研究

针对金属角锥反射镜的加工装配误差对传输光路的影响,研究了金属角锥反射镜二面角误差与反射光束的关系。详细分析了金属角锥反射镜表面面型及形态对反射特性的影响,并对不同角锥反射镜各个区域的反射率进行测量对比,对金属角锥反射镜的偏振特性也进行分析。研究结果表明,应用于HL-2M装置CO_2色散干涉仪中金属角锥反射镜的表面面形加工精度应在0.3μm之内,二面角的装调误差宜为正公差且控制在30'内,且表面镀膜的膜层牢固不易脱落。

角锥后向反射器的数值模拟研究

鉴于实际应用的需要 ,考虑角锥反射器的二面角加工误差 ,采用矩阵光学和矢量运算方法 ,建立了一套适合于数值模拟的角锥反射器的后向反射数学模型 ,给出了角锥后向反射器光束变换及衍射传输的公式和数值模拟计算方法。分别针对理想角锥后向反射器和有二面角加工误差的角锥反射器 ,研究了反射光束的传输特性 ,分析了入射角和传输距离对近场和远场能量分布的影响。根据卫星搭载角锥反射器的特殊要求 ,讨论了速差补偿方法和设计等问题 ,并针对卫星姿态控制的两种情况 ,分别提出了速差补偿的设计方案。