基于光聲氣體檢測的半導(dǎo)體激光器耦合技術(shù)研究.pdf

1、半導(dǎo)體激光器因其體積小、重量輕以及波長可調(diào)諧等優(yōu)點(diǎn)，已成為光聲氣體檢測系統(tǒng)中較為理想的激勵(lì)光源。本文研究基于光聲氣體檢測的半導(dǎo)體激光器耦合問題，并設(shè)計(jì)半導(dǎo)體激光器耦合系統(tǒng)以提升其可靠性和耦合效率。
　　 首先基于光的電磁理論、矩陣光學(xué)相關(guān)理論，分析了半導(dǎo)體激光器光束特性及其傳輸與變換；研究了各種半導(dǎo)體激光器光束耦合方法的特點(diǎn)。利用幾何光學(xué)原理設(shè)計(jì)了半導(dǎo)體激光器光束組合透鏡耦合系統(tǒng)，其中包括準(zhǔn)直橢圓面平凸柱透鏡以及聚焦球透鏡；利用

2、光線追跡法設(shè)計(jì)了耦合透鏡的光路，再利用數(shù)值計(jì)算模擬得到準(zhǔn)直橢圓面平凸柱透鏡的壓縮效果以及聚焦球透鏡的聚焦性能，然后通過ZEMAX軟件對耦合系統(tǒng)進(jìn)行仿真，得到了該耦合系統(tǒng)的仿真效果圖以及性能參數(shù)；結(jié)果表明：準(zhǔn)直透鏡的壓縮效果為小于2mrad，系統(tǒng)耦合效率約為82.8％。最后設(shè)計(jì)了半導(dǎo)體激光器與光聲池的光纖耦合系統(tǒng)，從單模光纖的傳輸特性出發(fā)，分析了半導(dǎo)體激光器光束與光纖的耦合特性，并利用ZEMAX軟件對單模光纖進(jìn)行了模擬，結(jié)合組合透鏡耦合系