光束分析仪测量高阶拉盖尔高斯光束暗区半径研究

理论推导高阶拉盖尔高斯光束暗区半径随拓扑数变化的表达式,利用光束分析仪测量拉盖尔高斯光束的暗区半径,比较了理论和实验测量的结果,分析产生误差的原因.

基于液晶光阀和光束分析仪的Goos-Hnchen位移的简单测量

Goos-Hnchen(GH)位移只有波长数量级,在实验测量上比较困难。提出了一种基于液晶光阀(LCLV)和光束分析仪(LBP)直接测量GH位移的新方法。研究了LCLV对光偏振态调制的特性,结果发现,当外接电压发生变化时,光的偏振态也随之变化。利用LCLV对光偏振态的调制和LBP记录光斑的重心位置的变化,直接测量出TE和TM两种偏振态入射时棱镜单界面反射光束的GH位移差。这个探测方法简单,不需要复杂的外部处理电路,且实验结果与理论结果很吻合,此方法也可以进一步直接测量二维位移。

激光光束分析仪测量系统及其实验研究

激光光束分析仪是激光器研制、生产、使用中必不可少的测试工具,具有图像获取和分析测量功能。本文利用CCD作为探测器,测量了Nd:YAG脉冲激光器在不同条件下的的高斯光束,并用二维曲线来显示。讨论了测量系统中各种因素对光束参量测量结果的影响。

聚焦光束反射分析仪测定淀粉颗粒粒径分布

为了在线监测淀粉在物理或化学处理过程中的粒径变化,研究了淀粉乳浓度、搅拌速率和介质等因素对聚焦光束反射分析仪(FBRM)测定淀粉颗粒粒径分布的影响,分析了不同种类淀粉颗粒的粒径分布曲线以及同种淀粉在不同粒度测定方法下的粒径大小.结果表明:随着淀粉乳浓度的增加,FBRM测得的淀粉颗粒粒径呈现先增加后减小的趋势,淀粉乳浓度为1%时达最大值;搅拌速率对淀粉颗粒粒径测定的影响不显著;采用浓度小于50%的乙醇和异丙醇或浓度高于75%甘油作为介质时,可以得到较为稳定的粒度分布;不同种类的淀粉颗粒具有不同的粒径分布曲线趋势;同种淀粉颗粒在不同粒度测定方法下,粒径大小有一定的差别.

利用光束质量分析仪测量M^2因子

激光光束质量是激光器的一个重要技术指标,激光光束质量因子是反映激光光束质量的重要参数。介绍了一种利用光束质量分析仪来精确测量激光光束质量因子的方法,通过透镜将激光束进行聚焦变换,在透镜后方得到腰斑远场变化,利用光束质量分析仪,沿光轴等间隔测量不同位置的束宽,然后采用双曲线拟合来确定激光光束束腰的大小和位置,从而计算出被测激光光束的质量因子。实验数据采用三点法处理,进行二项式拟合,得出了拟合双曲线的参数,通过计算得到了所测激光的质量因子。用透镜焦点处的实测束宽对拟合值进行验证,结果近似,说明测量的结果是可靠的。利用光束质量分析仪的专业性和高精度,能准确测量出计算光束质量因子所需的参数,比常用的CCD测量方法更精确和便捷,能够很好地得出实验所用激光器的质量。

聚焦光束反射分析仪测定淀粉糊化过程中糊化度的变化

利用聚焦光束反射分析仪(FBRM)分析了玉米淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉在糊化过程中颗粒总数的变化,实现了淀粉颗粒变化的"动态"监测,并提出用颗粒总数的变化量/颗粒的初始总数来表示糊化度,简化了以往测量糊化度的方法。结果表明:FBRM测得的玉米淀粉颗粒总数呈先增加后减小的趋势,在70℃时下降幅度最大;马铃薯淀粉颗粒总数一直减小,在70℃时下降幅度最大;木薯淀粉颗粒总数也一直减小,但在65℃时下降幅度最大。FBRM测得玉米淀粉在70℃糊化度达到最大值60.05%,马铃薯淀粉在70℃糊化度达到最大值38.83%,木薯淀粉在65℃糊化度达到最大值54.66%;当温度达到75℃时,玉米淀粉,马铃薯淀粉和木薯淀粉总的糊化度分别为93.55%、90.19%和85.85%,它们都没有达到100%。

激光医疗器械光束质量评价的研究

本文分析了光束质量评价对于激光医疗器械生产、制造及质控的重要意义,针对目前市场上不同类型的激光医疗器械,提出了光束质量评价参考标准。这有助于在今后加强和完善对激光光束质量的有效质控,并可以作为相关标准制订、修订的参考资料。

基模高斯激光束高倍率扩束实验研究

基于激光光学设计了一个适合实验室环境的高倍率激光扩束系统,并进行了相应的实验研究。实验结果表明束腰半径为0.295mm的激光束,最大被扩束至束腰半径约12.04mm。

基于超高斯函数的光纤耦合半导体激光器输出光束横向光强分布研究

本研究基于超高斯分布的数学模型,对光纤耦合半导体激光器在泵浦功率为5~50 W时的输出光束的横向光强分布进行研究。采用CCD型光斑分析仪对试验进行测量,同时借助数据分析软件将采集到的试验数据与超高斯函数进行拟合对比分析。试验结果显示,当泵浦功率小于5 W时,光强分布曲线与k为1的高斯型分布曲线相吻合;当泵浦功率大于10 W时,光强分布曲线与k为1.5的超高斯分布曲线相吻合。试验证明,用超高斯分布模型来描述光纤耦合半导体激光器在实际运行中大功率泵浦光的光强分布,比高斯分布模型更符合实际的光强分布。

用于远距离测速的光纤准直器研究

为了在空气炮内弹道测速中提高光纤准直器的工作距离,对光纤准直器结构进行改进,以实现远距离探测。列举了几种常见的准直透镜。从高斯光束原理以及可实现光学探测工作距离的角度出发,在C-LENS透镜原理基础上,提出了直径为16 mm的空气炮弹丸测速装置,并设计了长距离光纤准直器。在ZEMAX软件中对准直器进行仿真,利用优化函数求出透镜最大工作距离,并通过光束质量分析仪检测准直器性能指标。仿真结果进一步验证了准直器的可行性。通过在导轨上进行长距离返回光耦合效率试验,证明了该设计基本满足10~1 500 mm的探测要求,为光纤准直器的长距离测量提供了技术参考。

胶片扫描法精测微米光斑

为了精确测量零阶贝塞耳光束的中心亮斑半径,采用彩色反转胶片作为记录媒质,通过滚筒扫描的方法将底片上的图像转为数字图像,在对数字图像做必要的处理后,测量出氦氖激光的零阶贝塞耳光束的中心光斑半径为16.77μm±0.01μm,与理论计算值15.16μm吻合良好。实验结果表明,采用胶片测量微米量级的光斑具有高精度、低成本,可测截面面积大的优点,在1Hz超短脉冲实验中,可以替代甚至超越了常规的激光光束分析仪。

光学镜面颗粒污染对激光散射特性影响的实验研究

为了研究污染颗粒对光学系统镜面散射的影响,将光学镜面暴露在室内,得到三种不同污染程度的镜面,利用电子显微镜表征三种污染镜面的颗粒分布。使用光束质量分析仪采集洁净镜面和三种不同颗粒污染镜面的镜向散斑图像,结合双向反射分布函数(BRDF)对其从水平和垂直方向进行分析。研究结果表明,不同入射角下,颗粒污染镜面的镜向BRDF值都在同一个数量级;从水平和垂直方向分析,颗粒尺寸越大,颗粒数量越多,镜向BRDF的中心变化较小,边缘起伏较大,镜面散射越严重。

纳秒Bessel光束截面光强的分布

由衍射积分理论给出平行光通过轴棱锥后的光场分布表达式,模拟得到Bessel光束截面光强分布图。利用轴棱锥法,以平-抗共振环(ARR)介稳腔Nd:YAG调Q激光器为光源,获得高稳定的纳秒Bessel光脉冲。通过胶片扫描法和激光光斑能量分布的三维可视化方法,获得纳秒Bessel光截面光强的二维及三维能量分布图。实验结果与理论模拟基本吻合。实验结果表明,通过上述方法得到的分布图达到了比DataRay公司的Taper-CamD-UCM-20-15型光束分析仪要高的图像分辨率,是一种记录ps、甚至fs超短光脉冲空间能量分布的有效方法。

单模激光在多模光纤中的传输实验研究

采用CCD光束分析仪研究经大芯径多模光纤传输后的出射光束,从输出光斑能量分布及出射光束质量两方面进行讨论,得到多模光纤的光传输特性。实验中以单模激光作为测试光源,进行了不同芯径及长度的多模光纤的传输实验。结果表明:多模光纤对入射光束具有整形作用,主要表现为光束质量下降,能量分布趋向均匀化。且光束质量恶化程度及光束匀化效果与传输用的多模光纤参数相关:光纤芯径越大,传输后的光束质量下降得越多,匀化效果越明显。多模光纤的传输长度同匀化效果亦呈正相关关系。多模光纤的匀化作用可为单模光源提供一种简单、有效的整形方案。通过选择不同参数的多模光纤可获得不同特性的准均匀光束,以适应特殊的激光加工需求。