利用CCD測(cè)量微小角度的激光遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角.pdf

1、激光束遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角是評(píng)價(jià)激光質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù),不但能反映遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)的激光發(fā)散特性,而且能準(zhǔn)確評(píng)估出相關(guān)的激光儀器的品質(zhì)及激光的傳輸質(zhì)量?，F(xiàn)實(shí)中,迫切需要小角度的激光遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角,所以能準(zhǔn)確測(cè)量出微小角度的激光遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角顯得非常重要。論文通過對(duì)高斯光束的傳輸和變換的系統(tǒng)分析,根據(jù)He-Ne激光器和半導(dǎo)體激光器出射激光束的特點(diǎn),設(shè)計(jì)出了對(duì)He-Ne激光束和半導(dǎo)體激光束的兩套準(zhǔn)直整形系統(tǒng)。結(jié)合BeamProfiler圖像分析軟件系統(tǒng),利用CC

2、D標(biāo)定的方法,通過測(cè)量光斑大小來(lái)計(jì)算激光束的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角。其各章的主要內(nèi)容如下:第一章展望了激光束的準(zhǔn)直方法及現(xiàn)狀,激光束遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角的測(cè)量方法,以及測(cè)量激光遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角的意義。第二章介紹了激光束的基本性質(zhì),遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)和近場(chǎng)區(qū)的劃定,高斯光束的光斑半徑和遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角的定義,利用復(fù)參數(shù)q和ABCD定律分析高斯光束的傳輸和變換,尤其對(duì)失調(diào)情況下的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)做了較詳細(xì)的分析。第三章是根據(jù)高斯光束的透鏡變換特點(diǎn),利用CCD準(zhǔn)確測(cè)量出凹面鏡后焦面上的光斑大小

3、來(lái)計(jì)算出入射激光遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角的,并且簡(jiǎn)單對(duì)CCD和BeamProfiler圖像分析軟件系統(tǒng)進(jìn)行了說(shuō)明。第四章首先利用遠(yuǎn)場(chǎng)光斑測(cè)量法,對(duì)He-Ne激光器出射激光束進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量。接著,根據(jù)高斯光束通過望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的變換,通過理論的客觀估算,利用兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)He-Ne激光束的準(zhǔn)直,搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),調(diào)整實(shí)驗(yàn)儀器,得到了較理想的實(shí)驗(yàn)圖形和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),即經(jīng)準(zhǔn)直的He-Ne激光束水平方向的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角為75.78μrad,垂直方向?yàn)?6.53μrad。第五章

4、首先對(duì)GaAlAsSDL-5400型半導(dǎo)體激光器出射激光束的特點(diǎn)進(jìn)行了分析,在相互垂直的方向上的光束發(fā)散角不相等,而且存在像散的問題,要得到共腰的圓形光斑,必須對(duì)半導(dǎo)體激光束進(jìn)行消像散準(zhǔn)直整形。根據(jù)復(fù)參數(shù)q和ABCD定律,理論上推導(dǎo)出使用兩相互垂直的柱面透鏡和棱鏡對(duì),能實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光束的消像散準(zhǔn)直整形。然后,設(shè)計(jì)出了準(zhǔn)直整形器件,由于處于調(diào)試階段,使得最終準(zhǔn)直整形效果不是較理想的圓形化光斑,在水平方向上的發(fā)散角為0.53mrad,垂直方