准直圆孔衍射高斯光束远场发散度

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.

大功率TEA CO_2激光远场发散角评估方法

在大功率激光远距离定向传输中,远场发散角是衡量其性能的一个重要参量。大功率TEA CO2激光具有功率高、光束直径大等特点,常规手段无法准确测量其远场发散角。为解决该难题,提出了一种利用激光光斑尺寸拟合分析法来评估大功率TEA CO2激光的远场发散角。首先,从理论上推导大Fresnel数多模高斯激光束远场发散角,分析了影响激光束发散角的主要因素;然后,采用光斑烧蚀法试验测量近场(≤20 m)光斑数据,基于光束质量(M2)因子理论拟合得出了激光光束质量和束腰大小,从而推导出激光束远场发散角;最后,对比分析了以上两种方法的计算结果,讨论了结果存在偏差的原因。结果表明,近场光斑数据拟合法可准确、便捷地测量大功率TEA CO2激光束远场发散角。

利用CCD准确测量激光远场发散角

利用ＣＣＤ面阵接收器，通过标定的方法，将其准确安置在长焦距透镜后焦面上，并找出ＣＣＤ象元数与原场发散角的对应关系，从而迅速确定远场发散角。同时用短焦距透镜对光束限制光阑成像，测得近场光斑光强分布。以激光束振幅函数的傅里叶变换作为理想衍射极限，将远场发散角与之比较，可以得到用几倍衍射极限的方法表示的实际光束质量。

高斯光束经圆形光阑衍射的远场发散特性

线偏振高斯光束经圆形光阑衍射后,其远场可表示成互相正交的横电(TE)项和横磁(TM)项之和。利用TE项和TM项的远场能流分布,导出了高斯衍射光束的TE项和TM项远场功率的解析表达式,由此可度量TE项和TM项在远场占总功率的比例。基于能流二阶矩的定义,给出了高斯衍射光束、TE项和TM项远场发散角的解析式以及三者远场发散角间的关系通式,重点分析了f参数和截取参数对远场发散角的影响。结果表明:随着f参数的增大,远场发散角先增大后趋向于各自的饱和值。截取参数对远场发散角的影响与f参数相关,当f参数较大时,截取参数对远场发散角的影响不明显;当f参数适中时,随着截取参数的增大,远场发散角先减小后趋向于各自的最小值;但当f参数较小时,高斯衍射光束和TM项二者的远场发散角出现一定的波动性。

半导体激光器远场发散角的近似计算

从半导体激光器的单模工作条件出发,提出一个远场发散角的近似公式。比较用此近似公式计算结果与数值计算、二阶矩近似计算的结果发现,在半导体实际应用中的波导层范围,该公式能减少计算难度,同时能够满足精度要求。

化学氧碘激光远场发散角时间分辨测量

介绍一种高功率激光远场发散角时间分辩测量的实验装置，对千瓦级连续氧碘激光的远场发散角进行了测量，给出了实验结果。

He-Ne激光束远场发散角的精确测量及误差分析

首先利用远场光斑测量法,测得GY-10型He-Ne激光器的远场发散角为1.15mrad。接着,根据高斯光束对望远镜系统变换,通过两个望远镜实现He-Ne激光束的准直,得到水平方向的远场发散角75.78μrad,垂直方向76.53μrad。最后,对实验中存在的误差分析可知,可用多次测量求平均值的方法消除误差;准直望远镜系统的微小失调可引起出射激光束远场发散角有较大的变化;测量系统中需使用长焦距的凹面镜。

圆环孔径衍射高斯光束远场发散角研究

基于夫琅禾费衍射理论,通过对衍射积分的核函数进行近似,推导并得出了简洁的经圆环形孔径衍射的高斯光束远场发散角的近似解析式。在不同衍射孔径外径和不同遮拦比的条件下,将该解析式与严格的夫琅禾费衍射积分进行比较,发现二者求出的远场发散角接近一致,最大误差不超过2.7%。与传统数值积分求取光束发散角相比,该近似解析式在避免繁琐的积分运算同时保持了较高的精度。该解析式成立条件为高斯光束的束腰直径大于等于3.5倍中心遮拦直径,且小于等于孔径直径;在实际工程应用中,特别是具有大口径、小遮拦比特点的空间激光通信光学天线这一应用场景,该条件一般能够被满足。

一维线阵离轴高斯光束的远场发散角和方向性

根据广义惠更斯-菲涅尔原理,采用积分变换,推导出一维线阵离轴高斯光束通过自由空间传输的远场发散角解析式,以研究其远场发散角的特性和方向性.研究表明:一维线阵离轴高斯光束的远场发散角随子光束数目增加和子光束相对间距减小而减小;当子光束数目和相对间距增大到一定值后,远场发散角变化缓慢;在一定条件下,一维线阵离轴高斯光束与单束高斯光束具有相同的方向性.

激光光束远场发散角测量方法

激光光束发散角的测量对于激光测量有着重要的意义。激光光束发散角是医用激光质量的一个重要参数。本文介绍了三种激光光束远场发散角的测量方法。利用CCD相机数据采集,通过测量光斑大小来计算激光光束的远场发散角。测试方法适用范围广泛,操作简单,可以满足医用激光类产品相关标准的测试要求,为相关企业和检测机构对激光光束发散角的测试提供便利。

光纤LP_(01)模远场发散角与归一化频率关系的研究

根据折射率阶跃对称分布的光纤LP01模端面衍射远场的振幅分布,分析了衍射光束的半值全角宽度及振幅下降到1/e处对应的远场发散角全角各自随光纤归一化频率变化的关系;采用等效匹配效率法分析了远场发散角角半径,拟合出远场发散角角半径随归一化频率变化的函数表达式,并通过误差分析证明了拟合函数表达式的精确性.

磁场位形对微波ECR等离子体电子参数的影响

测量了两种磁场位形中微波ECR等离子体的电子参数,研究了磁场位形对电子参数空间分布的影响,结果表明:发散场中电子温度在轴心和腔体边缘较大,在过渡的中间区域较小,而磁镜场中电子温度随径向半径R的增大单调减小;电子密度在两种磁场位形中随径向和轴向距离的增大均呈单调下降的趋势,磁镜场中的下降幅度大于发散场;在共振面附近,发散场中气压对电子温度的影响比在磁镜场中大,而气压对电子密度的影响在两种磁场位形中基本相似.

小发散角垂直腔面发射激光器的设计与制作

针对垂直腔面发射激光器单管及列阵器件较大的远场发散角,对大直径单管器件及列阵单元器件的有源区中的电流密度分布进行了模拟计算,分析了器件高阶横模产生的原因。分别采用优化p面电极直径和镀制额外金层结构来抑制单管及列阵器件远场光斑中的高阶边模,所制作的氧化孔径为600μm的单管器件的远场发散角半角宽度从30°降低到15°;氧化孔径200μm,单元间距280μm的4×4列阵的远场发散角从30°降低到10°。

光纤端面衍射场光束的特征参数

光纤端面衍射场光束的特征参数由基于二阶矩和微分算子算法定义的近场模场半径、远场发散角角半径和基于二阶矩算法定义的光束传输因子综合描述.在傍轴近似条件下,推导出光束参数之间满足以光束传输因子为枢纽的简单关系式,给出光束传输因子大于1的结论.提出光纤端口衍射场的光束参数可直接由光纤模式场分布,或由可实际精确测量的远场衍射频谱分布精确计算,为精确测量和计算光纤特征参数提供了理论依据.最后推导出阶跃折射率光纤LP01模衍射场光束特征参数的解析函数表达式和光束特征参数的范围.

光纤端面衍射场光束参数及其测量

基于非傍轴标量光束的传播理论和横截面上光强的精确描述 ,分析了光纤端面衍射场光束特征参数的解析表达式 ,并与傍轴近似条件下的结论进行了比较 证明了傍轴近似对于弱导光纤的合理性 ,但是随着光纤相对折射率差Δ增大 ,傍轴近似由于忽略了衍射角度 ,远场发散角角半径和M2 因子比考虑衍射角度时偏小 最后提出了一种可行的实验测量光束参数的方法 ,这种方法没有忽略衍射角度影响 ,从理论上说 。

1 550 nm光预准直模块研制与发散角测量的实验

对高斯光束的准直进行了理论分析,用干涉法检测所制作的准直透镜的波像差,达到了精密光学系统像质的要求。组装实验系统装置进行实验数据测量与处理,利用光功率计测量得到最大光功率一半处所对应的光斑尺寸,能确定出激光远场发散角。实验测得最大光功率后平均值为27.89nW,光斑半径之差的平均值为6.33mm,算得光束最小发散角为0.315mrad,从而验证了准直系统能达到所需0.4mrad的技术指标。

渐变光扩展结构减小885nm高功率激光二极管发散角

为了减少激光二极管泵浦激光晶体过程中产生的热量,并提高与泵浦材料的光学耦合效率,理论设计并实验制备了低发散角的885 nm高功率激光二极管列阵。通过在限制层中引入渐变光扩展结构,结合对整体外延材料结构的优化设计,有效减小了激光器件的远场垂直发散角。采用AlGaInAs/AlGaAs量子阱适当增加材料的压应变,提高外延材料光增益系数,并对量子阱的组分和厚度进行了优化。采用低压金属有机化学汽相沉积(LP-MOCVD)技术制备了外延材料,并制作成1 cm单条激光列阵。测试结果表明:器件远场垂直发散角减小到17.6°,输出光功率为20.1W,斜率效率为1.05W/A,相应中心波长为888.2 nm。

2微米波段低发散角瓦级GaSb基宽区量子阱激光器（英文）

通过在宽区GaSb基半导体激光器波导中引入鱼骨型微结构,实现了瓦级激光输出并且改善了侧向发散角.本文通过分析微结构的刻蚀深度对激光功率和远场特性的影响,研究并发现了微结构的引入可以明显的提高激光器输出功率,同时深刻蚀的微结构对降低模式数和侧向发散角有着更明显的改善作用.相比于未引入微结构的激光器,引入深刻蚀微结构的宽区激光器侧向95%功率定义的远场发散角降低了大约57%,并且实现了超过1.1 W的最大连续输出功率.

电磁场基础理论的修正

在分析电磁场基础理论长期存在内部矛盾的情况下,依靠近代高等数学知识,对电磁场基础理论及原方程进行了修正。

光纤阵列准直器设计及其发散角测量

传统基于单个固定折射率透镜和渐变式折射率透镜制备光纤阵列准直器的方法,存在阵元数扩展困难、封装工艺复杂且集成化困难等缺点。利用光学微透镜易阵列化且阵元特性一致性好等优点,提出了基于平凸微透镜阵列制备光纤阵列准直器的方法。根据高斯光学和矩阵光学理论,对光纤阵列准直器的准直特性进行了理论分析和仿真,确定了光纤阵列准直器的相关设计参数,据此加工制备了四阵元一维排布光纤阵列准直器,其阵元间距为250 μm。通过远场光斑法对光纤阵列准直器的主要性能参数远场发散角进行了测量,并采用蒙特卡洛法对测量不确定度进行了分析与评定。光纤阵列准直器各通道远场发散角的测量值分别为0.69°,0.67°,0.71°,0.68°,测量扩展不确定度为0.02°,该测量结果在设计容差(0.68±0.03)°之内。该光纤阵列准直器具有良好的准直特性,能够满足光纤通信系统中光纤阵列准直器小型化和集成化的需求。