高功率半导体激光器光束整形的设计和实现

为了使线阵半导体激光器光束能更好应用于激光远程无线电力传输,设计了基于光楔-曲面镜-棱镜组的线阵半导体激光束整形系统,采用数值计算方法,取得了系统中各元件的参量及理论整形效果。在此基础上加工出实物元件,搭建整形系统。实验中测得整形后的激光光斑尺寸为9.9cm×9.6cm,能量均匀度为68.9%,系统能量传输效率为71.3%,光束质量可满足接收端的光电池对激光空间均匀性的要求。最后分析了仿真系统与实验系统间产生差异的原因。结果表明,该系统可同时实现激光束阵列快轴和慢轴方向的扩束与准直,并能够调节输出光斑的形状及光强均匀度,且采用光学元件数量较少。光电池组件是激光无线电力传输过程的关键元件,该设计对激光转换效率的研究有较重要的实用价值。

原位成形光学微透镜曲面形状的计算

研究原位成形光学微透镜工艺的流体力学机理,建立光学胶滴的表面方程组,它反映了当胶滴在表面张力作用下铺展后,表面上任一点的各坐标间关系.给出求解该方程组的数值计算方法,对不同体积、接触角和特征长度等胶滴性能参数,计算胶滴的表面形状参数,并画出胶滴表面的形状曲线和曲率半径曲线.结果表明:接触角与特征长度减小,则铺展半径增大、厚度减小,表面非球面性变强;在胶滴中掺入适量纳米石英粉末,既可增强透镜强度,又可减小特征长度和接触角;打磨玻璃表面使之粗糙化,既可增加透镜与玻璃间的黏接强度,又可减小接触角.