激光加工中光束变换技术研究

激光光束形状和能量分布直接限定了激光加工的应用。为满足不同的激光加工要求,必须对激光光束进行光束变换。应用旋转棱镜和组合光学系统能够实现实心和环状光束之间的相互变换。从几何光学角度对旋转棱镜组合光学系统进行了理论分析和实验。通过调整正负旋转棱镜的间距d,获取不同形状和能量分布的激光光束。实验结果表明,基于旋转棱镜组合光学系统的光束变换技术,有效地实现了多种形式的光束变换,提高了激光束的利用率,在激光加工领域中具有广泛的应用前景。

轴棱锥光学系统对激光束的变换及应用

本文对轴棱锥系统对激光束的变换特性作了详细分析。结果表明，本文提出的新型轴棱锥光学系统具有某些实际应用价值。

圆锥透镜加工误差对光束传输变换的影响

用几何光学分析了圆锥透镜的锥面存在圆对称加工误差时 ,对光束传输变换的影响 ;用衍射理论及稳相法分析了锥面的非圆对称加工误差及横截面由圆变为椭圆时 ,其后衍射光场的变化情况 .

光束变换光学的进展——第二部分:矩阵光学方法与李代数理论

在本文的这部分中,将矩阵光学方法和李代数理论用于分析非轴对称光学系统和光学列阵等对光束的变换,以及色散高斯脉冲的传输等问题。引入了一些新方法和有用的工具,如广义ABCD定律、李方法等,并举典型例说明其应用。

利用光束变换元件实现彩虹全息图的边缘照明

在分析原有各种边光照明方法基础上提出一种利用全息光束变换元件实现全息图边缘照明的新途径。该法优点是不需要厚重玻璃衬板，光能利用率高，重现像亮，易于把全息图制成平面一体化构架，便于携带。

激光二极管线阵光束变换研究

推导出激光二极管线阵光束通过透镜系统的光强分布表达式 ,分析了出射光束的传输特性 ,设计一种凹柱透镜的光束变换系统得到一维均匀光强分布。此外 。

光束变换光学和光束质量研究的某些新进展

本文对光束变换光学和光束质量研究的某些新进展，包括二维和三维非高斯光束通过一阶光束系统的传输，一般光束的分类及其光束质量的描述作了评述和分析，并对这一领域中需要解决的困难和问题作了讨论。

光束变换光学的进展——第一部分:时空域衍射理论与算子方法

结合我们小组的工作,对近年来光束变换光学的进展作一评述。全文分为二部分,第一部分研究时空域衍射理论和算子光学方法,及其在激光光学和强激光技术中的应用。

光束变换光学及其应用

在激光的实际应用中,经常遇到光束的传输变换问题。本文对光束变换光学的研究对象、主要方法作了分析和评述,其中着重讨论了衍射积分和矩阵方法,并举例说明其应用。

用于大口径光束变换系统的矢量衍射分析

本文首先介绍了一种独特的矢量衍射方法．针对传播波在频域的范围过大的难点，通过引入“有效频域孔径”的概念，成功的将这种方法应用到大口径光束变换系统中．最后利用这种方法对大口径的矩孔和圆孔的夫琅和费衍射重新进行了分析，并讨论了抽样点数选取的问题．

复数矩阵元光学系统的高斯激光束传输和变换

本文导出矩阵元为复数的光学系统输出空间高斯光束参数普遍运用的计算公式，讨论了含有高斯孔径的傅里叶变换系统和梯度折射率系统的先学传递矩阵，文中给出这些系统的光束变换式系列，表明衍射角（λ／πω＿ｇ）是高斯孔径的衍射效应因数。

新型非成像激光光束变换器的设计

设计了一种新型锥形激光光束变换器,它根据全内反射-折射原理扩大或压缩入射激光束的直径。利用光线追迹的方法研究了传输光线的传输规律和特性,并进行了相应的计算机模拟。设计的变换器可以将沿中心轴入射的单色平行光束压缩成平行于中心轴的光束、会聚在中心轴的光束或空心光束。对于入射的非平行光,它的特性同传统的成像扩束器相似,所不同的是拉格朗日不变量不再是常量,当压缩光束的直径时拉格朗日不变量略有减小,当扩大光束的直径时拉格朗日不变量略有增大。设计的变换器具有结构简单、价格便宜和倍率高等优点。

基于液晶空间光调制器的光束变换研究

搭建了基于液晶空间光调制器的光束变换光路系统,介绍了一种通过编写程序来实现特定的光束强度分布的方法。利用MATLAB编写了闪耀光栅、菲涅尔透镜、环聚焦透镜、柱面菲涅尔透镜、小孔以及衍射调制板的灰度光栅图,并将其加载于液晶空间光调制器上,成功实现了光束变换。

高斯光束的特征参数在传输变换中的作用

在聚焦、扩束、准直等需要改变光能量分布的场合 ,考证了高斯光束特征参数b、W0 在传输变换中对选择物距、透镜焦距及光学系统的指导作用 ,考证了虚像存在的条件 ,并分析了b、W0

基于光束变换的激光相变硬化气门座温度场数值模拟

建立了基于激光光束变换的气门座激光相变硬化温度场数值模拟模型,分析了激光功率、激光加热面积以及激光加热时间对激光相变硬化气门座温度场的影响。结果表明:随着激光功率的增加,气门座峰值温度升高,在激光加载结束时刻,加载区域两侧温度梯度增大。随着激光加热面积的增加,加载区域峰值温度降低,激光加载结束时两侧区域温度升高、温度梯度减小。随着激光加热时间的增加,气门座峰值温度升高,激光加载结束时加载区域两侧温度梯度小幅度增加。

受光阑约束的高斯光束变换的特性分析

对高斯光束通过光阑后产生的焦移，运用矩阵方法进行了分析，讨论了光阑不同大小对高斯光束变换的影响。

激光加工用半导体激光器的光束变换

通过对于激光加工方式、激光功率密度和激光光斑尺寸要求研究,研究选用通过调整光路设计,实现各种尺寸聚焦,在半导体激光器中满足不同激光加工方式,同时充分利用光学设计软件。

高斯光束变换与激光校枪瞄准仪光学系统设计

描述了He—Ne激光准直系统的激光光学设计问题。着重叙述了ABCD定律在光学系统轮廓尺寸计算中的具体应用,得到了一些与几何光学相区别的、有用的公式、结果及曲线。讨论了高斯光束经过准直系统变换后的一些问题。给出了一个基模输出He—Ne激光的准直系统结构设计结果,因而对激光准直仪的设计具有普遍参考价值。

高斯光束特性实验研究

提出了2种在激光原理实验教学中,测量高斯光束特性参数、研究高斯光束变换规律的装置和方案。①利用刀口法直接测量氦氖激光器后方,不同位置高斯光束光斑半径,对测量数据进行最小二乘法拟合,可得束腰半径、束腰位置、远场发散角及衍射倍率因子;②利用刀口法测量高斯光束经辅助透镜变换后,辅助束腰两侧不同位置的光斑半径,对测量数据进行最小二乘法拟合与计算,可确定光束经透镜变换后,光束的束腰半径、束腰位置、衍射倍率因子及远场发散角,再利用高斯光束变换规律,可以获得光束经透镜变换前,高斯光束的束腰半径、束腰位置、衍射倍率因子及远场发散角。2方案测量结果基本符合,测量结果和谐振腔理论符合较好。

束旋转90°对束变换环孔腔输出性能的影响

使用积分方法和差分方法结合的快速计算方法,在实际燃烧驱动氟化氢化学激光器增益介质沿径向分布不均匀的情况下,考虑在光束变换环形孔径激光谐振腔的紧束段引入光束旋转90°对其输出性能的影响。计算结果显示:在无腔失调的情况下,在紧束段引入光束旋转对束变换环孔激光谐振腔输出功率及光束质量的改善并不显著;在存在腔失调的情况下,紧束段光束旋转对于输出功率和光束质量的改善有显著效果。