LD光束准直方法研究

半导体激光器(LD)用于成像系统的时,要对光束的发散角进行压缩才可以使用。目前常用的几种LD光束准直设计方法数值计算过程繁琐,设计完成后的加工成本昂贵。当工作条件对光束的准直度要求不高,且只要求目标尺寸与投射光斑大小匹配时,可将LD视为一个理想点光源;当这个点光源在理想凸透镜的前焦点处时,光束经透镜作用后,变换为平行光。点光源由前焦点处向柱透镜移动,光束发散角会增大。Zemax用于调整LD和柱透镜的距离,模拟出目标处光斑大小,最终使光斑大小与目标尺寸匹配。根据仿真结果选取合适的产品,这种设计缩短了设计周期。

变发散角半导体激光器光束整形发射系统设计

变发散角半导体激光束具有重要的应用意义。根据光线传输的基本原理,从理论上推导了变发散角半导体激光器光束整形发射系统的设计公式,在推导过程中,为了更准确地设计系统,保证出射光束质量,需考虑半导体激光器的固有像散。讨论了最佳的系统结构形式,推导了半导体激光器光束整形的变发散角公式,根据该公式设计了一个变发散角半导体激光器光束整形发射系统,并计算了实现变发散角所需元件的移动量。用ZEMAX软件对所设计的系统进行了仿真实验分析,结果表明,该整形系统的整形效果比较理想,可以在0~0.5°范围内实现发散角的连续可变。

波前分割DOE阵列半导体激光器光束的品字形整形

半导体激光器（LD）输出光束受工作电流、个体差异的影响，发散角、输出光强出现波动。常规衍射光学元件（DOE）的激光光束整形设计只针对特定的输入输出光场，使用宽容度比较小。文中在LD的整形中利用DOE阵列化的处理，输入光场被分割成许多小单元，不同强度的光重新在成像平面内预定的区域内叠加，实现对光束的整形。用均匀平面波设计阵列DOE每个单元，把高斯分布的球面波整形成品字形光强分布，衍射效率为90．53％，均匀性大约为96％；发散角在快、慢轴方向上2°～16°的范围内变化，均匀性为95.8％以上、衍射效率为90％以上；在离焦量±16μm内，光束质量变化不大。阵列DOE提高了LD光束整形系统的稳定性。

非对称GRIN微透镜阵列的设计与制作

针对 L D光束的特点 ,提出利用单个非对称 GRIN微透镜 (双焦距 )对 L D光束进行准直、整形和像散校正。总结出了根据 L D光束参数结合离子交换工艺的设计方法。利用椭圆形掩模孔和电场辅助离子交换工艺制作了非对称GRIN微透镜阵列 。