激光准直技术
激光准直扩束注意事项
激光准直扩束注意事项激光准直和扩束是激光技术中的重要工艺环节，它涉及到激光束的调整和优化，对于激光器的性能和应用具有重要的影响。
以下是关于激光准直和扩束的注意事项。
1. 准直调节：在激光束的准直调节中，首先应确保光路系统的稳定性和准确性。
调节时应采取稳定的支撑装置，避免外界的振动和干扰，以保证调节的精度和准确性。
其次，准直调节时应采用高精度的准直仪器，如细动螺丝、角度尺、反射镜等。
通过调节反射镜的角度和位置，使激光束与光轴重合，达到准直要求。
此外，准直调节还需考虑到激光束的色散参数，因为不同波长的激光在空间中会产生不同的色散效应。
对于多色激光器，需要特别注意准直时的色散补偿。
2. 扩束调节：在激光束的扩束调节中，通常采用逐点扩束法。
首先，需准确测量激光束的束径和发散角，然后根据设计要求调整逐点扩束位置和焦距。
在扩束过程中，需要注意激光束的功率分布，以避免能量过度聚焦导致光学元件损坏和光束质量下降。
常见的方法是采用透镜组合来实现扩束，通过透镜的设计和布置来控制光束的扩束和高斯功率分布。
此外，还需注意扩束过程中的色散问题。
不同波长的激光束在透镜中会产生不同程度的色散，导致扩束后的光斑大小不一致。
因此，在设计和选择透镜时，要考虑到激光束的色散补偿，以保证扩束后的光斑稳定和一致。
3. 材料选择：在激光准直扩束过程中，需要选择适合的光学材料。
由于激光束的高能量密度和聚焦效果，光学元件容易受到热应力和光学损伤等问题的影响。
因此，对于高功率激光器应选用具有高热稳定性和耐损伤性的材料，如石英、硅、钛宝石等。
此外，还需考虑材料的透光性和光学性能。
不同材料对于激光器工作波长的透光性不同，选择合适的材料可有效减少激光器的光损耗和能量损失。
4. 温度和湿度控制：在激光准直扩束过程中，温度和湿度对于光学元件的性能和稳定性有重要影响。
要保持恒定的环境温度和湿度，以确保光学系统的稳定工作。
温度过高会引起光学元件的热膨胀和热应力，导致光斑形状的变化和光学性能的降低。
激光经纬仪准直法工作原理、观测方法讲解
激光经纬仪准直法工作原理、观测方法激光是一种新型光源，它具有方向性强、单色性好、亮度高、相干性好的优点。
激光技术在大坝水平位移观测中的应用，大大提高了观测效率和精度，为变形观测的自动化开辟了新途径。
目前在大坝水平位移观测中采用较多的是激光经纬仪准直法。
激光经纬仪
是在普通经纬仪上安装一个激光管，如在JZ型经纬仪望远镜上安装一个氦（He）氖（Ne）激光管便成为J Z—J D激光经纬仪型激光经纬仪。
观测水平位移时由激光经纬仪发射一条可见的红色激光束照准目标，其原理与活动觇标视准线法完全相同。
激光照准的有效射程白天为500mm左右，夜间为2.6km以上。
当照准距离为300mm时，精度可达1×10-5m。
激光准直原理
激光准直原理激光准直是指将激光束从发散状态变为平行或近似平行的过程，是激光技术中非常重要的一环。
激光准直技术在各种激光应用中都有着广泛的应用，比如激光测距、激光传输、激光加工等领域。
本文将介绍激光准直的原理及其相关知识。
激光准直的原理主要涉及激光的特性和准直元件的作用。
首先，激光的特性决定了它与普通光的区别，激光是一种高度相干、定向性好、波长狭窄的光。
这些特性使得激光在传输过程中能够保持较好的方向性和聚焦性，但是在远距离传输时，由于大气折射等因素会导致激光束发散，因此需要进行准直处理。
其次，准直元件的作用是通过光学方法来改变激光束的传播方向和角度，使其变得更加平行。
常用的准直元件有准直透镜、准直棱镜、准直光栅等。
这些准直元件能够根据激光的波长和特性进行设计，通过透镜的曲率、棱镜的折射等方式来实现激光的准直处理。
在实际的激光准直过程中，需要根据具体的应用需求选择合适的准直元件，并结合激光的特性进行设计和调整。
同时，还需要考虑到环境因素对激光传输的影响，比如大气折射、湿度、温度等因素都会对激光的准直效果产生影响，因此需要进行相应的补偿和校正。
除了传统的光学准直方法，近年来还出现了一些新的激光准直技术，比如自适应光学技术、相位共轭技术等，这些新技术能够更好地应对复杂环境下的激光准直需求，提高激光准直的精度和稳定性。
总之，激光准直是激光技术中至关重要的一环，它直接影响着激光在各种应用中的传输效果和加工质量。
通过对激光特性和准直元件的合理设计和选择，结合新技术的应用，能够更好地实现激光的准直处理，推动激光技术在各个领域的应用和发展。
激光准直的真实原理是什么
激光准直的真实原理是什么激光准直是指通过特定的光学元件以及光学设计手段，使激光光束具有平行光特性的过程。
在激光技术的应用中，激光准直是一个非常重要的工艺步骤，它能够确保激光束在传输过程中的方向性、光强、光斑尺寸等参数的稳定性和一致性，从而提高激光系统的成像质量、测量精度和功率效率等方面的性能。
激光准直的真实原理主要包括两个方面：光学元件的选择和光学系统的调整。
第一，光学元件的选择：在激光准直的过程中，光学元件起到了至关重要的作用。
其中，最常用的光学元件包括准直透镜、锥形透镜以及棱镜等。
准直透镜是最常见的光学元件之一，在激光准直中主要用于改变光束的方向、焦距和尺寸等参数。
而锥形透镜则可以将被准直的光束聚焦成较小且尺寸均匀的激光光点，从而实现光束的微聚焦。
另外，棱镜可以通过反射和折射等光学原理，对激光光束进行线性调整，实现光束的偏转和对准等功能。
根据激光准直的要求和实际应用场景的不同，选择合适的光学元件是至关重要的。
一般来说，需要综合考虑光学元件的透射率、折射率、材料的热膨胀系数以及成本等因素，以确保光学元件能够在激光准直中具有较好的性能和稳定性。
第二，光学系统的调整：在选择合适的光学元件后，还需要对光学系统进行精确的调整，以实现激光准直的目标。
光学系统的调整主要包括光路对准、调焦和调整光斑尺寸等方面的操作。
首先，进行光路对准是激光准直的重要步骤。
通过调整光学元件的位置和角度，使得光线在系统中的传输路径保持平行，以确保激光光束具有稳定的方向性和光强分布。
其次，进行调焦操作是实现激光准直的关键环节。
通过改变准直透镜或锥形透镜的位置和焦距，使激光光束能够在一定距离内保持最佳的聚焦效果，以实现激光准直的最终目标。
此外，调整光斑尺寸也是激光准直中需要考虑的因素之一。
根据实际需要，通过调整光学元件的直径、形状和倾斜角度等参数，改变激光光斑的大小和形状，以满足特定的应用需求。
综上所述，激光准直的真实原理主要包括光学元件的选择和光学系统的调整。
激光准直原理
激光准直原理
激光准直是指将激光束聚焦为一束平行光线的过程。
它是激光技术中非常重要的一环，广泛应用于光学通信、激光加工、激光测量等领域。
激光准直的原理主要包括激光源的产生、光束的整形和聚焦。
下面将详细介绍每个步骤。
首先，激光源产生的是一束具有高度相干性、单色性和直线性的光。
常见的激光源包括氦氖激光器、二极管激光器等。
这些激光源能够提供高质量的激光光束，为后续的准直提供了良好的基础。
接下来，需要对激光光束进行整形，以确保其具有平行的性质。
通常采用的方法是通过透镜组对光束进行整形。
透镜组包括凸透镜和凹透镜，在透镜的作用下可以将光束进行弯曲和聚焦，从而得到平行的光线。
此外，还可以使用棱镜来实现光束的整形。
最后，需要对光束进行聚焦，使其达到所需的直径。
这一步通常使用聚焦透镜来完成。
聚焦透镜具有特定的焦距，它使光束经过折射后聚焦在焦点上。
利用不同焦距的透镜可以实现不同直径的光束聚焦。
总而言之，激光准直通过激光源的产生、光束的整形和聚焦三个步骤，将激光光束变为一束平行光线。
这个过程是激光技术中至关重要的一环，它为后续的光学应用提供了基础。
激光准直仪原理
激光准直仪原理激光准直仪原理是指利用激光光束来检测测量物体的水平和垂直方向的相对位置，是一种常用于建筑、制造和测绘等领域的精确测量工具。
激光准直仪由于其高精度和高效率，已成为现代科技和工程实践的必备工具。
激光准直仪原理包括激光发射原理、激光束偏转原理和光电测量原理。
下面我们将详细介绍这三个方面的原理。
一、激光发射原理激光准直仪可以发射单色、高强度的激光束，其核心技术是激光的发射原理。
激光是由激光器中的激光介质（如He-Ne、Nd:YAG等）所产生的，并通过光机系统将激光束做成平行光线发射出去。
激光的发射具有相干性强、方向性好、空间相干长度长等特点，因此具有高亮度性质。
激光准直仪中常用的激光器有He-Ne激光、半导体激光和固体激光等。
He-Ne激光器是一种常见的气体激光器，具有单色性好、光束质量高等优点。
而半导体激光器体积小，效率高，但线宽大，不适用于精密测量。
固体激光器具有较大的输出功率和较高的光束质量，因此被广泛应用。
二、激光束偏转原理激光准直仪中的激光束偏转主要是通过光学元件来实现的，常见的光学元件有反射镜、透镜和棱镜等。
激光准直仪中常用的光学元件是反射镜。
激光准直仪中的反射镜一般分为二面反射镜和三面反射镜两种。
二面反射镜由两块平行的反射面构成，常用于对准垂直方向和水平方向；而三面反射镜则由三块相互垂直的反射面构成，可以同时对准垂直方向、水平方向和竖直方向。
当激光束通过反射镜时，会依照反射镜的角度发生偏转，从而实现对准垂直方向和水平方向，达到准确定位的目的。
三、光电测量原理激光准直仪还需要通过光电测量原理对测量值进行确定。
光电检测是通过光电二极管集成电路将光电转化为电信号，经放大、滤波、数字化等处理后，达到对物体位置的测量。
在激光准直仪中常用的光电检测元件有光电倍增管、光电二极管、CCD等。
在进行精密的测量时，通常采用CCD，以提高测量的精度和稳定性。
激光准直仪原理是利用激光的发射、光束偏转和光电测量原理，将物体的水平和垂直方向的相对位置进行测量。
光纤激光的准直与聚焦
光纤激光的准直与聚焦光纤激光技术是一种将激光光束通过光纤传输的技术，它具有高效、稳定、灵活、可靠等优点，在许多领域得到广泛应用。
而光纤激光的准直与聚焦是光纤激光技术中的重要环节，决定了激光光束的质量和传输效率。
准直是指将光束的传播方向调整为平行于光轴的过程，通过准直可以使光束从发出光源处沿着特定的路径传输，并最大限度地保持光束的质量。
光纤激光的准直通常采用透镜组合的方式实现。
在透镜组合中，凸透镜常用于扩大光束的直径，而凹透镜则用于减小光束的直径。
通过透镜的组合，可以将光束的直径调整到适合光纤输入的范围，从而实现准直的目的。
在进行光纤激光准直时，需要注意准直透镜的位置和角度。
准直透镜应尽可能地与光纤末端保持一定的距离，以避免透镜受到光纤末端的热效应影响，导致透镜变形或损坏。
此外，透镜的角度也需要调整，以使光束能够正确定向光纤的轴线。
通过合理的准直透镜设计和调整，可以使光纤激光的准直效果更加理想。
聚焦是指将光束的能量聚集到一个较小的区域内，使光束具有较高的功率密度。
光纤激光的聚焦通常采用透镜组合或光纤末端的特殊处理方式实现。
在透镜组合中，凸透镜常用于聚焦光束，而凹透镜则用于扩大光束的直径。
通过透镜的组合，可以将光束的直径调整到适合聚焦的范围，从而实现聚焦的目的。
在进行光纤激光聚焦时，同样需要注意透镜的位置和角度。
透镜与光纤末端的距离会影响聚焦的效果，过近或过远都会导致光束无法聚焦到预期的位置。
透镜的角度也需要调整，以使光束能够准确地聚焦到目标区域。
通过合理的聚焦透镜设计和调整，可以使光纤激光的聚焦效果更加理想。
光纤激光的准直与聚焦是光纤激光技术中不可或缺的环节。
准直和聚焦的效果直接影响到光纤激光的传输效率和应用效果。
因此，在进行光纤激光准直与聚焦时，需要根据具体的应用需求和光纤激光的特性进行合理的设计和调整。
总结起来，光纤激光的准直与聚焦是光纤激光技术中的重要环节，通过准直和聚焦可以使光束的传输方向和能量分布更加理想。
激光准直技术分类
1.2激光准直技术分类按检测原理激光准直技术大致可分为三个类型。
（一）振幅(光强)测量型利用激光本身的方向性，以激光光强分布中心作为准直基线，是这类准直方法的最初型式。
当用位敏光电器件或CCD作为探测器时-可同时实现二维测量，这是振幅测量型激光准直仪的优点。
然而如前面所述，由于激光漂移、光线弯曲、大气扰动以及光束横截面内光强分布的不对称性的影响，直接利用激光本身作准直基线，稳定性最好也只能达到510 量级。
为提高准直精度，必须有效地克服上述影响，于是出现了多种设计方案，如菲涅尔波带法、零级条纹干涉法、零级衍射同心圆法、不对称位相板法 ]、海定格非定位干涉条纹法 ]、对称双光束法、单模光纤法等。
这些方法在克服激光漂移及光强不对称分布的影响方面起到了好的效果-然而对大气扰动的影响仍无法解决1、 Fresnel波带片法激光束通过Fresnel波带片形成十字形的能量分布。
以十字线的中心作为准直基线，来克服光强分布不对称的影响，但因为波带片有确定的焦距，不可能在很长距离上都得到清晰的十字像。
2、位相板法采用二维非对称位相板，它的四个象限上每两个相邻的象限具有二相位差，所形成的直边衍射图是亮背景上的一个暗十字。
这种方法很适合于对中控制，但由于衍射的作用，测量范围不可能太大。
3、双光束准直法两光束是由一个空间棱镜分出的。
当激光器的出射光束漂移时，经过棱镜之后的两光束漂移方向相反。
采用两光束的平分线作为准直基线可以克服激光器的漂移影响，但该系统对双光束的平行性要求较高，在长距离范围内不易实现。
4、反馈控制法利用闭环反馈技术，实时修正各种因素而致的漂移误差，来提高准线精度，进而实现高精度的激光准直测量。
反馈控制法准直系统在出现光束漂移时，反馈系统的接收装置(控制用探测器)接收到该信号。
并将其转换为相应的电信号，此信号再经驱动放大，作用于驱动机构(压电陶瓷)，来对激光束的方向进行二维调整，从而实现对光束漂移量的实时修正，提高准线的精度。
激光准直原理
激光准直原理激光准直是激光技术中非常重要的一部分，它是指将激光束从发射源出来后，通过一系列的光学器件，使其直线传播并保持其直径不断减小的过程。
激光准直的原理是基于光学器件对激光束进行调整和控制，使其在传播过程中保持一定的直径和方向。
激光准直的原理主要包括以下几个方面：1. 激光发射源。
激光发射源是激光准直的起始点，它可以是激光二极管、固体激光器、气体激光器等。
这些激光发射源会产生一束高度聚焦的激光束，但由于光学器件的限制，激光束往往会存在一定的散射角度和直径。
2. 准直镜。
准直镜是激光准直中最常用的光学器件之一，它可以将激光束进行调整，使其直线传播并减小其直径。
准直镜通常由透镜或反射镜组成，通过镜面的曲率和表面处理，可以有效地调整激光束的方向和直径。
3. 调焦镜。
调焦镜是用来调整激光束的焦距和聚焦效果的光学器件，它可以使激光束在传播过程中保持一定的直径和焦点位置。
通过调焦镜的调整，可以使激光束在远距离传播时保持一定的聚焦效果，从而实现远距离准直。
4. 光学系统。
除了准直镜和调焦镜外，激光准直还需要配合其他光学器件，如棱镜、光栅、偏振片等，来实现对激光束的精确控制和调整。
光学系统的设计和优化对于激光准直的效果至关重要，它可以有效地改善激光束的质量和传播特性。
5. 控制系统。
激光准直还需要配合一套完善的控制系统，通过对光学器件的精确控制和调整，来实现对激光束的准直和调焦。
控制系统可以采用手动控制或自动控制，通过精密的控制算法和反馈机制，可以实现对激光束的高度精准的调整和控制。
总结起来，激光准直的原理是基于光学器件对激光束进行调整和控制，使其在传播过程中保持一定的直径和方向。
通过准直镜、调焦镜、光学系统和控制系统的配合，可以实现对激光束的精确控制和调整，从而实现远距离传播和高质量准直的效果。
激光准直在激光通信、激光雷达、激光加工等领域有着广泛的应用，它对于提高激光系统的性能和稳定性具有重要意义。
第四章 激光准直及多自由度测量解读
1.激光器 补偿措施主要有: a. 热稳定装置 b. 光束补偿 c. 主动温控加热器 d. 其他措施 隔振 材料选用 特殊设计等
1）振幅/光强测量法
利用激光的能量中心及其光强分布实现直线度测量 其基本原理:
1）振幅/光强测量法 缺点: 激光器的光束漂移 光束的非均匀性 探测器灵敏度不对称 空气的折射率梯度 气流的扰动等影响 Laser 思考题: 水平,长距离测量,重力是否有影响? 振幅/光强测量法常用的准直方法 a．菲涅耳波带片法 b. 位相板法 c. 双光束法
第四章 激光准直及多自由度测量 第一节 准直测量原理
直线度定义： 一系列的点列或连续表面对于几何直线的距离.
直线度测量是平面度、平行度、垂直度等几何量测量的基础。 传统方法: 建筑: 垂线法, 拉钢丝法 大型设备安装:拉钢丝法 木工: 划线法 机械加工: 钳工的划线法, 定位 传统方法的特点: 简单,直观,垂线法, 拉钢丝法易受环境因素影 响,精度低
b.
PSD
位置敏感探测器(Position Sensitive Detector)简称PSD，是 一种具有特殊结构的大光敏面的光电二极管，又称为p—n结 光电传感器。PSD与象限位置探测器和CCD不同，它有一个 完整的光敏面，通过不同电极之间的电流输出，能连续给出 入射光点中心在光敏面上的位置。 常用的结构类型有: 一维PSD 二维PSD
Quadpho todiode
激光准直技术
激光准直技术在工业生产生活中的应用摘要：激光由于具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特点，在工程、医疗等方面得到了广泛的应用。
因此，对激光准直技术的研究具有重要意义与广泛的前景。
这里就激光准直技术的工作原理及其在基本建设工程施工测量中的应用做简单介绍。
关键词：激光、准直仪、准直基线1、引言随着世界工业技术的迅猛发展,对各项几何参数的测量精度要求越来越高。
直线度测量是集合计量领域里最基本的计量项目之一，直接影响仪器精度、性能、质量，也是机械加工中常见又重要的测量项目。
在精密仪器制造与检测、大尺寸测量、大型仪器安装与定位、军工产品制造等领域中有着广泛应用。
2、原理激光准直的原理如图1所示，由激光器L发出一束单横模的激光（一般为可见光，通常采用氦氖激光器的0.633µm波长的光），利用倒置的望远镜系统S，将光束形成直径很细的（约为几毫米）的平行光束，或者将光束在不同距离上聚焦成圆形小光斑。
此平行光束中心的轨迹为一条直线，即可作为准直和测量的基准线。
在需要准直的位置处用光电探测器接受准直光束。
该光电探测器为四象限光电探测器D（即由4块光电池组成），激光束照射到光电探测器上时，每块光电池会产生电压V1，V2，V3，V4。
当激光束中心照射在光电探测器中心处，由于4块光电池收到相同的光能量，产生的电压值相等；而当激光束中心偏离光电探测器中心时，将有偏差电压信号Vx和Vy；Vx= V1 -V3，Vy= V2 - V4由此偏差电压即可知道接收点位置的偏移大小和方向。
图1 激光准直仪结构图按检测原理激光准直技术大致可分为三个类型：（一）振幅(光强)测量型由于激光漂移、光线弯曲、大气扰动以及光束横截面内光强分布的不对称性的影响，直接利用激光本身作准直基线，稳定性最好也只能达到10−5量级。
为提高准直精度，必须有效地克服上述影响，于是出现了多种设计方案。
1、菲涅尔波带片法激光束通过Fresnel波带片形成十字形的能量分布。
【快速入门】激光的聚焦和准直
【快速入门】激光的聚焦和准直激光是单波长的光源，具有良好的相干性能，在科研和工业等领域有着广泛的运用。
激光光学泛指用于激光内外光路中的光学元件和器件，例如,激光聚焦镜、反射镜、扩束镜、激光切割头。
为了让小伙伴们能直观地理解激光的聚焦和准直的概念，小编通过应用案例的形式为大家进行讲解。
应用1：准直光束的聚焦作为第一个案例，我们来看一个非常普遍的应用，把激光光束聚焦到一个很小的焦点上，如图一所示。
我们有一束激光，光束半径为y1，发散角为θ1，它通过一个焦距为f的透镜聚焦。
如图所示，我们有θ2= y1/f。
光学不变量定律（y2θ2 = y1θ1）告诉我们，聚焦光斑的半径和发散角的乘积是个常量，因此可以得到y2= θ1f。
图一让我们看一个具体的例子，使用一个LBK-5.9-10.3-ET1.9型号的平凸透镜对二氧化碳激光器的出射光束进行聚焦。
假设二氧化碳激光器的光束直径为3 mm，全发散角为6 mrad。
上述公式中的参数采用光束半径和半发散角，因此有y1= 1.5 mm 和θ1 = 3 mrad。
LBK-5.9-10.3-ET1.9的焦距为10.3 mm。
因此，聚焦后焦点的半径为y2= θ1f =30.3 μm，也就是光斑直径为60.6μm。
我们假定使用了完美无相差的透镜。
如需进一步减小焦点，我们必须使用短焦距的透镜或者首先对激光进行扩束。
若这两种办法都受限于系统设计无法改变，那么60.6 μm就是我们可以实现的最小聚焦光斑。
另外，光的衍射效应可能使实际的光斑更大一些，但在目前的讨论中我们不考虑波动光学的影响，只在几何光学的范畴中讨论。
应用2：点光源出射光的准直另一个比较常见的应用是对从很小的一个光源发出的光进行准直，如图二所示。
通常称这种光源为点光源。
但是现实中没有绝对意义上的点光源，任何光源都有一定的尺寸，需要在计算中加以考虑。
图二中的点光源半径为y1，最大发射角度为θ1。
如果用一个焦距为f的透镜对出射光进行准直，那么得到的准直光束的半径为y2= θ1f，发散角为θ2 = y1/f。
激光准直的基本步骤
激光准直的基本步骤嘿，咱今儿个就来讲讲激光准直那些事儿哈！你可别小瞧这激光准直，它就像是给各种工程、测量啥的安上了一双精准的眼睛呢！那激光准直的第一步啊，就好比是给一场精彩演出拉开帷幕，得先把激光源给准备好呀！这激光源就像是舞台上的主角，得闪亮登场才行。
得挑个质量好的、稳定的激光源，不然它一会儿亮一会儿暗的，那可咋整啊！这就好像你要去跑步，总不能穿双破鞋吧，那不得把脚给磨破喽。
第二步呢，就是调整激光束的方向啦！这就好像给箭调整方向，得让它直直地朝着目标飞过去呀。
要是方向歪了，那可就射偏啦！得小心翼翼地调整，不能马虎。
你想想，要是射箭的时候手一抖，那箭不就不知道飞到哪里去啦。
接下来第三步，是设置好接收装置。
这接收装置就像是守门员，得稳稳地接住激光束传来的信号呀。
要是接收装置没弄好，那激光束就算射得再准，也没个落脚的地儿呀。
就好比你踢球，踢得再好，没人接球，那不是白搭嘛。
第四步呢，就是要进行精确的测量和校准啦！这可不能有一点差错，就跟你做数学题一样，一个小数点错了，那结果可能就全错啦。
得反复测量，反复校准，确保万无一失。
然后到了第五步，还得实时监测和调整呢！这世界上可没有一成不变的事儿，环境啊、条件啊随时都可能变化。
就好像天气，一会儿晴天一会儿下雨的，你得随时注意着，及时调整激光准直的状态呀。
不然，前面的功夫不就白费啦？激光准直啊，虽然听起来挺高深莫测的，但只要咱一步一步来，就像盖房子一样，一砖一瓦地垒起来，肯定能把它弄好呀！它在好多领域都发挥着大作用呢，比如建筑、测量，那可都少不了它。
你说，这激光准直是不是很神奇呀？咱可不能小瞧了这些个技术，它们可是能让我们的生活变得更美好、更精确呢！咱得好好了解了解，说不定哪天自己也能用上呢，对吧？。
半导体激光准直
半导体激光准直
半导体激光准直是指通过光学系统对半导体激光器发出的光束进行准直和整形，以提高光束的方向性、光斑的能量密度及光场的均匀度，从而扩大半导体激光器的应用范围。
半导体激光器发出的光束是存在固有象散的椭圆高斯光束，光强分布极不均匀。
为了提高发射天线的工作效率以及光纤通信中的耦合效率，需要对光束进行准直。
在准直过程中，一般会使用准直透镜保持架，并将其垂直竖置在热沉上。
准直透镜的选择非常重要，常用的有球面准直透镜、自聚焦准直透镜、非球面准直柱透镜和非球面反射准直镜等。
由于半导体激光器出射光束的发散角非常大，且相差较多，因此要求透镜的准直度非常高。
球面准直透镜和自聚焦准直透镜的准直度较低，一般不能满足准直要求。
而非球面准直柱透镜可以通过非球面处理来减小球差，提高准直度，并且可以避免使用多片准直透镜带来的复杂程度。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
第八章 激光准直技术
要求：四象限硅光电池光电特性完全一致，一般不易保 证 ， 其 差 值 多 达 20% ， 可 采 用 以 下 平 衡 电 阻 法 来 解 决 。 （图8-16）
用途： 1、测导轨不直度 2、不同轴度测量 3、多自由度的准直
图8-16
三、大气折射率对激光准直精度的影响
激光穿过大气时，随着大气折射率的改变，光束前进的方
r
位相振幅
其 r 2 x 中 2 y 2 ， 2 2 k 2 , k 2
如果光波为高斯光束则：
E 2 e jzJ0rex rp 2 0 2
当上二式中时：
E1 ejz ——平面波
E2 expr202ejz ——一般高斯光束
从Bessel-Gaussian光束的表达式可以看出，
则 hRR11 2R 2 2 j 2 R 2 j
在ΔPMjCO中，
r 0j2 22 j r 0 h 22 j r 0 2 R 2 j 2
展开后得
r 0 2 r 0 j j24 22 j r 0 2 r 0 R 2 j 4 R 4 j2
因为λ和
2
j都是微小量，则其平方项可以忽略。
线四周期将有四个对称亮点。 4、若方孔中心偏离，则四个亮点将呈不对称状态。
四、双光束法（图8-7） 入射激光束由一空间棱镜分为上下两束光线。因此，当入射光
线发生平移时，上、下两出射光线也同时对称平移，但两出射光 线的对称线未变化。也可采用透镜聚焦以提高瞄准精度。为避免 干涉视象，可采用偏振设计。
图8-7
2.40.632 1 8 0 3
d01.510.010.1mm
§8-2 位相测量型激光准直系统
如图8-11所示：
图8-11
渥拉斯登棱镜：能产生两束相互分开的，偏振方向相互垂直 的线偏光。
（完整版）第二章激光准直原理
（完整版）第二章激光准直原理第二章激光准直原理第一节光的衍射现象一切波动都能绕过障碍物向背后传播的性质。
例如：户外的声波可绕过树木，墙壁等障碍物而传到室内，无线电波能绕过楼房，高山等障碍物传到收音机、电视里等。
波遇到障碍物时偏离原来直线传播的方向的现象称为波的衍射日常生活中的光的衍射现象不明显的原因310a衍射现象不明显 1-2-1010a衍射现象显著 110a1-逐渐过渡为散射首先我们来做一个实验，让一单色强光源(激光)发出的光波，通过半径为ρ且连续可调的小圆孔后，则在小圆孔后的屏上将发现：当ρ足够大时，在原屏上看到的是一个均与照明的光斑，光斑的大小为圆孔的几何投影。
这与光的直线传播想一致。
如图：随着ρ的逐渐变小，屏上的光斑也逐渐减小，但当圆孔减小到一定程度时，屏上的光斑将逐渐扩展，弥漫。
光强出现分布不均匀，呈现出明暗相间的同心圆环，且圆环中心出现时亮时暗的变化。
光斑的扩展弥漫，说明光线偏离了原来的直线传播，绕过障碍物，这种现象称为光的衍射。
再来做一个实验，用一束激光照射宽度连续可调的竖直狭缝，并在数米外放置接受屏，也可以得到衍射图样。
逐渐减狭缝的宽度，屏上亮纹也逐渐减小，当狭缝的宽度小到一定程度，亮纹将沿于狭缝垂直的水平方向扩展。
同时出现明暗相间的衍射图样，中央亮纹强度最大，两侧递减，衍射效应明显，缝宽越窄，对入射光束的波限制越厉害，则衍射图样扩展的越大，衍射效应越显著。
一、光的衍射定义：光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象二、产生条件：障碍物的线度和光的波长可以比拟的时候三、衍射规律：1.光在均匀的自由空间传播时，因光波波面未受到限制，则光沿直线传播。
当遇到障碍物时，光波面受限，造成光强扩展，弥漫，分布不均匀，并偏离直线传播而出现衍射现象。
2.光波面受限越厉害，衍射图样扩展越显著。
光波面在衍射屏上哪个方向受限，接受屏上的衍射图样就在哪个方向扩展。
第二节惠更斯——菲涅耳原理一、惠更斯原理1．波面：等相位面2. 任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面次波；在以后的任何时刻，所有这些次波面的包络面形成整个波，在该时刻的新波面——“次波”假设。
第四章准直与自准直技术
光学测量中常用光源
热处理。 其它气体激光器还有氮分子激光器、准分子激光器等，在化 学、医学等方面都有广泛应用。 （2）固体激光器 目前可供使用的固体激光器材料很多，同样晶体因掺杂不同 也能构成不同特性的激光器材料。 m 红宝石激光器是最早制成的固体激光器，输出波长为 0.6943 ，脉冲宽度在1ms以内，能量约为焦耳数量级。 玻璃激光器常用钕（Nd)玻璃作为工作物质，它在闪光氙灯 1.06m 波长附近反射出很强的激光。钕玻璃的光 照射下， 学均匀性好，易做成大尺寸的工作物质，可做成大功率或大 能量的固体激光器。
光学测量中常用光源
4.对光源其它方面的要求 用于光学测量系统中的光源除上述基本要求之外，还有一 些具体要求，如使用激光波长作为测量量时，主要要求激光 器具有较高的波长确定性和复现性。 二、光源的种类 广义来说，任何发光辐射的物体都可以称作光辐射源。这 里所指的光辐射包括紫外光、可见光和红外光的辐射。通常 把能发出可见光的光源称为光源，而把发出非可见光的物体 叫做辐射源。下面的介绍中统称为光源。 按照光辐射来源的不同，通常将光源分成两大类： 自然光源：太阳、月亮、星星等这些光源对地面辐射通常不 稳定且无法控制，很少在光学测量系统中采用，通常作为杂 散光需要予以消除或抑制它对测量的影响。
光学测量中常用的光电探测器
常用光电探测器有： 光电倍增管 光电导器件（光敏电阻） 光伏效应器件 光电池、光伏探测器（如光电二极管LED） 电荷耦合器件（CCD） 热电探测器--热敏电阻、热电堆、热释电（如红外探测器）
光学测量系统中的常用电路
光学测量系统中的常用电路 前置放大器 选频放大器 相敏检波器 相位检测器 鉴频器 积分微分运算器 锁相环及锁相放大器
第一节 激光束的准直与自准直技术
激光光束特定方向准直方法与技术
激光光束特定方向准直方法与技术摘要:基于光束漂移量反馈通过PZT 驱动的微角度控制,实时动态检测和控制激光光束特定方向的平漂量和角漂量,以达到出射光束特定方向的高稳定性。
准直系统中对光束平漂量和角漂量进行了分离检测,并各自构成了平漂量和角漂量反馈控制执行系统,减小了平漂量和角漂量反馈控制中的相互耦合,提高了准直精度及准直效率。
实验表明,该方法特定方向准直精度可达5 ×10 - 8 rad。
关键词:激光准直; 光束漂移; 激光基准; 激光Laser Beam Collimation Method and Technology in Given Beam DirectionAbstract: in this method, displacement and angle excursions of laser beam from given direction was measured and controlled dynamically in real time through micro-angle measuring and micro-angle controlling systems based on piezoelectric driving, in the collimation system dis placement excursion and angle excursions of laser beam was measured s eparately and each of them has a independent feedback control system to restrain and angle excursion is decreased so the collimation preci sion and collimation efficiency are improved. Experiments prove the c ollimation precision of laser beam can reach 5×10-8 rad.1 引言激光器由于受其本身的热变形、环境振动和空气扰动等因素的影响,出射的激光束在传播过程中常会产生漂移,主要表现为光束的平漂和角漂,其量级一般在10 - 4～10 - 6 rad。
激光准直论文
毕业设计开题报告学生姓名：学号：学院、系：专业：设计题目：基于ZEMAX的激光准直系统设计指导教师:2010年月日毕业设计开题报告1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述一、题目背景和研究意义随着世界工业技术的迅猛发展，对各项几何参数的测量精度要求越来越高。
直线度测量是几何计量领域里最基本的计量项目之一，也是机械加工中常见而又重要的测量项目。
各国工业研究部门和计量测试部门都投入了大量的资金和人力，致力于新的工艺技术、检测技术以及新兴器件的研究，以推动高科技产品的迅速商品化，提高竞争能力。
在精密仪器制造与检测、大尺寸测量、大型仪器的安装与定位、军工产品制造等领域中有着广泛的应用[1]。
直线度作为形状误差的要素之一，直接影响仪器精度、性能、质量，在有些场合，甚至是决定因素。
激光由于具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特点，在工程、医疗等面得到了广泛的应用。
这里仅就基本建设工程的施工测量中的应用作简单介绍。
在基建工程中，为保持施工作业的质量，常常需要提供较高精度的横向、竖直基准线。
以激光束作基准线精度在±1mm以内的作业，称为激光准直。
激光准直系统在生产和生活中得到极其广泛的应用。
在电梯导轨的安装[2]方面，在测量大型平台的平面度、在大型机械零部件轴孔同轴度、同心度测量[3]中，在检测大坝外部变形的大坝安全监测系统]4[中以及其他许多工程检测系统中，激光准直系统都有这广泛的应用。
因此，对激光准直系统的研究具有重要意义与广阔的前景。
二、本课题研究现状1.激光准直技术]5[[]8自60年代激光问世以来，由于激光束具有高亮度、准直性、方向性、相干性等特点，使激光技术得以迅速的发展，因此在许多方面获得了广泛的应用，如激光割切，加工、激光位移计、激光干涉测量等，是质量控制和自动化测量不可或缺的工具。
激光技术的应用正在日益扩大之中，在机械工业上激光的应用日益普遍，究其用途，不外乎加工和经做出了另一类受激辐射过程的量子级联激光器，这种受激辐射基于从半导体导带的一个次能级到同一能带更低一级状态的跃迁，由于只有导带中的电子参与这种过程，因此它是单极性器件。
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激光准直技术在工业生产生活中的应用
摘要：
激光由于具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特点，在工程、医疗等方面得到了广泛的应用。
因此，对激光准直技术的研究具有重要意义与广泛的前景。
这里就激光准直技术的工作原理及其在基本建设工程施工测量中的应用做简单介绍。
关键词：激光、准直仪、准直基线
1、引言
随着世界工业技术的迅猛发展,对各项几何参数的测量精度要求越来越高。
直线度测量是集合计量领域里最基本的计量项目之一，直接影响仪器精度、性能、质量，也是机械加工中常见又重要的测量项目。
在精密仪器制造与检测、大尺寸测量、大型仪器安装与定位、军工产品制造等领域中有着广泛应用。
2、原理
激光准直的原理如图1所示，由激光器L发出一束单横模的激光（一般为可见光，通常采用氦氖激光器的0.633µm波长的光），利用倒置的望远镜系统S，将光束形成直径很细的（约为几毫米）的平行光束，或者将光束在不同距离上聚焦成圆形小光斑。
此平行光束中心的轨迹为一条直线，即可作为准直和测量的基准线。
在需要准直的位置处用光电探测器接受准直光束。
该光电探测器为四象限光电探测器D（即由4块光电池组成），激光束照射到光电探测器上时，每块光电池会产生电压V1，V2，V3，V4。
当激光束中心照射在光电探测器中心处，由于4块光电池收到相同的光能量，产生的电压值相等；而当激光束中心偏离光电探测器中心时，将有偏差电压信号Vx和Vy；Vx= V1 -V3，Vy= V2 - V4
由此偏差电压即可知道接收点位置的偏移大小和方向。
图1 激光准直仪结构图
按检测原理激光准直技术大致可分为三个类型：
（一）振幅(光强)测量型
由于激光漂移、光线弯曲、大气扰动以及光束横截面内光强分布的不对称性的影响，直接利用激光本身作准直基线，稳定性最好也只能达到10−5量级。
为提高准直精度，必须有效地克服上述影响，于是出现了多种设计方案。
1、菲涅尔波带片法
激光束通过Fresnel波带片形成十字形的能量分布。
以十字线的中心作为准直基线，来克服光强分布不对称的影响，但因为波带片有确定的焦距，不可能在很长距离上都得到清晰的十字像。
图2 菲涅耳波带片成像原理
2、相位板法
采用二维非对称位相板，它的四个象限上每两个相邻的象限具有二相位差，所形成的直边衍射图是亮背景上的一个暗十字。
这种方法很适合于对中控制，但由于衍射的作用，测量范围不可能太大。
图3 位相板准直系统
3、双光束准直法
两光束是由一个空间棱镜分出的。
当激光器的出射光束漂移时，经过棱镜之后的两光束漂移方向相反。
采用两光束的平分线作为准直基线可以克服激光器的漂移影响，但该系统对双光束的平行性要求较高，在长距离范围内不易实现。
图4 双光束准直原理图
（二）相位测量型
双频激光干涉法激光束被Wollaston棱镜对称分开，射向两面角反射镜并按原路返回于Wollaston棱镜上重新会合被探测器接收。
这种方法精度高、稳定性好，目前应用最广。
但是其测量传感元件不允许在光路中移进移出，记数必须连续，且只能采用不同的附件分段测量直线度。
原理图如图5.
图5 位相测量型激光准直系统
渥拉斯登棱镜：能产生两束相互分开的、偏振方向相互垂直的线偏振光。
该棱镜由两块直角方解石棱镜胶合而成，两棱镜光轴相互垂直，又平行各自表面。
如图6，当两面角反射镜位移为时，将导致干涉仪的光程变化为。
图 6 干涉仪的光程
（三）偏振测量型
偏振测量型的代表是激光旋光准直仪，如图7。
图7 旋光准直光学系统
它以往返光束的对称中心作为准直基线，让直线误差变成激光编振方向的变化(旋光)而设检测来。
它的测量灵敏度也很高，往返光束的对称分布对克服激光平漂是有效果的。
当往返光束靠得很近，甚至重合时也能在某种程度上减轻大气扰动的影响。
偏振测量型另一个优点是它的测量元件可在光路中移进移出这个特点可使它应用于同轴度测量。
3、应用
目前激光准直技术在基本建设工程中的应用主要在以下两个方面。
1）在开凿地下地铁、隧道等工程中，应用激光准直，激光束可达300m远，并且亮度大，看得清楚；也便于用光电检测自动控制调整掘进机的方向。
在大型掘进中，还可增加激光束的数量，当激光束较多时，可形成开掘面的轮廓，保证工程质量。
2）在大型建筑施工中，经常有大面积饰面板安装工程，如大理石贴面、地板安装等。
在这种情况下，利用激光束作基准线，可以提高精度。
如：毛主席纪念堂柱廊有44根柱子，每边12根，用大块的经过刨床加工过的花岗石作饰面，为了使12根廊柱外饰面共在一个铅直面上，采用了激光准直仪为最下面的两列石板准直。
施工中，先使仪器发出的激光束与柱列中心线平行，再以激光束作为检查每根柱上花岗石板共铅直面的基准，可保证各石板共铅直面精度达到毫米量级。
4、展望
随着激光技术的快速发展，激光的单色性、方向性越来越好，激光准直技术越来越成熟，又因为建筑逐渐在往地下和高出发展，激光准基技术越来越多的得到广泛应用。
参考文献：
[1]范志刚，2010.光电测试技术.电子工业出版社：148-158。