课程设计1半导体激光器准直物镜设计
激光技术课程设计
激光技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解激光技术的基本原理，掌握激光的产生、传播、特性及应用的相关知识。
2. 了解激光技术在现代科技领域的重要地位，掌握其在工业、医疗、通信等方面的应用案例。
3. 掌握激光安全知识，了解激光对人体的潜在危害及其防护措施。
技能目标：1. 能够运用所学知识，分析并解决激光技术在实际应用中遇到的问题。
2. 能够设计简单的激光实验，进行数据采集和结果分析，提高实验操作能力。
3. 能够运用激光技术相关知识，进行创新性思考，提出并阐述自己的观点。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对激光技术的好奇心和探索精神，激发学习兴趣。
2. 增强学生对我国激光技术发展的自豪感，培养爱国主义情怀。
3. 培养学生团队合作意识，学会在团队中发挥个人作用，共同解决问题。
课程性质分析：本课程为选修课，旨在让学生了解激光技术的基本原理及其在现代科技领域的应用，提高学生的科学素养和创新能力。
学生特点分析：本课程针对的是八年级学生，他们在物理知识方面具备一定的基础，对新鲜事物充满好奇心，但可能缺乏实际操作经验。
教学要求：1. 注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 创设情境，激发学生兴趣，引导学生主动参与课堂。
3. 关注学生个体差异，因材施教，使每个学生都能在课程中收获成长。
二、教学内容1. 激光基本原理：激光的产生、放大、发射过程，光的量子理论，激光与普通光的区别。
2. 激光特性：相干性、单色性、方向性、亮度，激光的传输与控制。
3. 激光应用：激光加工、激光医疗、激光通信、激光测量等领域的实际应用案例。
4. 激光安全：激光对人体的潜在危害，激光安全防护标准，安全操作注意事项。
5. 实践活动：设计并实施简单的激光实验，如激光束传播、激光切割、激光焊接等。
教学大纲安排：第一课时：激光基本原理及特性第二课时：激光应用及安全知识第三课时：实践活动（分组进行激光实验）教材章节及内容：第一章：激光基本原理与特性1.1 激光的产生与放大1.2 光的量子理论1.3 激光的特性第二章：激光应用与安全2.1 激光在工业领域的应用2.2 激光在医疗领域的应用2.3 激光安全知识第三章：实践活动3.1 激光束传播实验3.2 激光切割与焊接实验教学内容进度安排：第一周：第一章内容，第二课时进行实践活动一第二周：第二章内容，第三课时进行实践活动二第三周：总结与评价，巩固所学知识，进行拓展讨论三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：教师通过生动的语言、形象的比喻和实际案例，讲解激光技术的基本原理、特性和应用。
光电检测原理与技术课程设计光学准直系统
光电检测原理与技术课程设计光电准直系统一、引言准直系统是利用光学自准原理，利用小角度测量或可转化位小角度测量的一种常用技术测试仪器。
所谓光电准直系统就是光学准直系统与光电技术结合的产物。
它具有测量精度高的优点，在精密，超精密定位方面有重要的作用。
小角度测量有多种方法，本实验主要采用平面反射镜的光学杠杆原理，在探测光斑移动时使用CCD来经行图像的采集。
关键字：光学杠杆光学准直系统望远镜系统照明系统 CCD二、基本原理：（一）光学准直系统的基本原理这部分系统，通常是由光源，位于物镜焦平面上的分划板和物镜三部分组成，望远镜实际上是准直装置的你应用，它是将入射的平行光在其焦平面上，然后再用目镜直接观察光斑的变化。
图2.1 准直系统原理图2.2 望远镜系统工作原理一个准直管和一个望远镜组合，两个装置的光轴在一条直线上，我们将看到从发光点F发出的光线通过准直管的物镜变为平行于主光轴的光束，进入望远镜的物镜之后在汇聚到F点；同样发自焦平面上另一点F1的光线射出准直管后变成方向平行与光轴的光束，它在进入望远镜后汇聚于其焦平面的F1点。
因此，线位移之比等于两系统焦距之比。
由于平行光束成像的位置位移的由他的方向所确定，而不受平行光束在进入透镜前所走过的距离的影响，所以与发光点F及F1相关的像F及F的位置不依赖于准直管和望远镜之间的距离。
在准直管的前面放置一个全反射镜，准直管发出的平行光束再由它本身来接受，就相当与集准直管与望远镜一体，这就是准直的原理。
将一个刻度线的图像以平行光束（准直光）的形式投射到反射镜上，该反射镜将其光束反射回准直系统。
如果反射镜与光轴垂直则光束将返回其自身。
如果反射镜倾斜一个角度α，则其反射光将于2α反射回来。
根据反射光的倾斜程度，自准图像将会以更大的角度发生位移。
通过测量自准直图像在X轴Y轴上的唯一可以测量得反射镜的角度变化。
自准直已为平行光。
其测量结果不受距离的影响。
图2.3 准直管简易图2.1.2 高斯系统为了使目镜不受光源遮挡，高斯系统的自准直仪光路在其光轴上加有析光镜。
基于ZEMAX的半导体激光器非球面准直透镜设计
（中北 大学 电子测试技术 国家重点实验室 ，山西 太原 ０３００５１）
摘 要 ：为 了解 决半 导体 激光器 出射光 束发散 角 大 的 问题 ，根 据 几何 光 学原 理 ，分 别针 对 半 导 体 激 光器 弧矢和 子 午方 向的不 同发 散角度 建 立 数 学模 型 ，设 计 出 了在 两个 相 互 垂 直 的方 向上 具有 不 同非球 面面 型 的非球 面透 镜 ，并 在 ＺＥＭＡＸ光 学设 计 软 件 中进 行 了仿 真 。经 非球 面 准 直透镜 准 直之 后 ，半 导体 激光器 快 慢轴 方 向 的发 散 角 分别 从 ３５。和 ７．５。压 缩 到 了 １．８ ｍｒａｄ和 ０．８４ ｍｒａｄ，在 距 离光 源 １０ １ＴＩ处接 收 面上 的总 光功率 为 ０．４９７ Ｗ ，光 能利用 率高 达 ９９．４％ 。 结 果表 明，在 相 互垂直 的方 向上 具有 不 同面 型 的非球 面准 直 透 镜 对半 导 体 激 光器 的准 直具 有 良 好 的效果 。 关 键词 ：半 导体 激光 器 ；非球 面透镜 ；ＺＥＭＡＸ；准 直 中图分 类 号 ：ＴＮ２４８ 文 献标 识码 ：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５０７８．２０１３．１２．１５
基金项 目：国家 自然科学 基金 （Ｎｏ．６１０７８０３６）；山西省 重大专 项 （Ｎｏ．２０１１１１０１０４５）资 助 。
作者简介 ：杜彬彬 （１９８８一），女 ，硕士研究生 ，主要从 事光学设 计 以及红外气体 传感 器气 室结 构设 计 等方 面研 究 。Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｕｂｉｎｂｉｎ—
第 ４３卷 第 １２期 ２０１３年 １２月
半导体激光器工课程设计
摘要目前半导体激光器发展非常快。
随着技术的成熟，半导体激光器的应用也越来越广泛。
本文介绍了导体激光器产生激光的机理，即建立特定激光能态间的粒子数反转，并有合适的光学谐振腔。
由于半导体材料物质结构的特异性和其中电子运动的特殊性，一方面产生激光的具体过程有许多特殊之处，另一方面所产生的激光光束也有独特的优势，使其在社会各方面广泛应用。
半导体激光器开启了激光应用发展的新纪元。
关键字；受激辐射半导体激光器异质结1.半导体激光器工作原理 (1)1.1激光产生工作原理 (1)1.2半导体激光器的工作特性 (2)1.2.1阈值电流 (2)1.2.2方向性 (2)1.2.3效率 (2)1.2.4光谱特性 (2)2.双异质结半导体激光器基本结构 (3)3.半导体激光器特性 (4)3.1功率及伏安特性P-I曲线 (4)3.2温度特性 (4)3.2.1阈值电流的温度特性 (4)3.2.2中心波长 的温度特性 (5)3.3调制特性 (5)4.半导体激光器组件 (6)5.半导体激光器驱动电路 (7)6.半导体激光器的应用前景 (7)参考文献 (8)1.半导体激光器工作原理1.1激光产生工作原理半导体激光器是一种相干辐射光源，要使它能产生激光，必须具备三个基本条件：(1)增益条件：建立起激射媒质(有源区)内载流子的反转分布，在半导体中代表电子能量的是由一系列接近于连续的能级所组成的能带，因此在半导体中要实现粒子数反转，必须在两个能带区域之间，处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数大很多，这靠给同质结或异质结加正向偏压，向有源层内注人必要的载流子来实现。
将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带中去。
当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。
(2)要实际获得相干受激辐射，必须使受激辐射在光学谐振腔内得到多次反馈而形成激光振荡，激光器的谐振腔是由半导体晶体的自然解理面作为反射镜形成的，通常在不出光的那一端镀上高反多层介质膜，而出光面镀上减反膜。
激光准直系统的设计
１１ 双镜组 （ ． 逆向望远镜）系统 最合理减小激光束发散角的系统是双镜组系统 ，对激光束连续两次交换．系统的第一镜组可以是 正的，也可以是负的．负的镜组能够得到更紧凑的系统．第二镜组往往是正的，这种系统的角放大率
按下式 确定 ：
＝ ＝
器 ＝ ， √
㈩
式 中 ２ ２ 分 别 为人 射激 光束和 变换后 的激 光束 的发 散角 ， 、 分别 为人射 光束和 变换后 的光 口、 ２ ２ 束 的束腰直 径 ，Ｚ Ｚ 别为 人射 光束和 变换后光 束的等 效共焦 参数． 。分
（） （ ） ｅ 按 ５ 式计 算 出第 二镜 组 （ 正镜组 ）的焦距 ： 一 了
一
＾ 厂 ： 『＿
第二镜组 的通 光 口径 Ｄ ≥ ３
。 一
可 由下两 式求 出 ：
√ 一
丽维普资讯 第 ２ 翁 开华 等 ：激 光 准 直 系 统 的设计
相对孔径； 值，然后选择第一镜组的焦距 ．
（ ）按 照 （ ）式 求 出光学 间隔 △ ｂ ２ 一 ． ． （）按 照 （ ）式求 出经 第一 镜组变换 的激 光束 的等效共 焦参数 ｚ （ 。＝Ｚ ． ｃ ３ 。 ｚ 。 ）
（ ）由仪器 技术要 求所 给 的系统输 出光束 所必 需的发 散角 ２ ，按 照 （）式 确定 系统 的角放 大率 ｄ １
２ 实用半导体激光水准仪 的设计
近年来 ，迅速 发展起 来 的红色可见 波 段的半 导体激光 器具有 体积 小 ，驱 动简单 ，功耗小 ，寿命 长 等特 点 ，为激 光指 向测量 带来 了巨大 的希望 ．然 而 ，半导 体激光 器从 结构上来 说 ，相 当于一个矩 形波 导式 的谐振 腔 ，光束 的发散 角很大． 且发射 的光 波为非球 面波 ，与此 非球面 波相垂 直 的分别位于 子午 和弧矢 平 面内的光束 不交 于 一点 ，发 散角不 对称 ，所 以半 导体激 光器 出射 的光束是 非轴 对称 的椭 园光 束 ，若 经球面 光学 系统之 后 ，在像 空 间仍 为 非对称光束 ，变 化的 只是光束 的发 散角 ，这对于 指 向测 量 是 不能 接受的．从 理论 上讲 ， 只有 采用 非轴对 称的柱 面透镜 组系统 或棱镜 对系统 来转变 成 轴对称光束 ，
半导体激光器实验
半导体激光器实验实验13半导体激光器实验【实验⽬的】1.通过实验熟悉半导体激光器的电学特性、光学特性。
2.掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节。
3.根据半导体激光器的光学特性考察其在光电⼦技术⽅⾯的应⽤。
4.掌握WGD-6光学多道分析器的使⽤【仪器⽤具】半导体激光器及可调电源、WGD-6型光学多道分析器、可旋转偏振⽚、旋转台、多功能光学升降台、光功率指⽰仪【实验原理】1、半导体激光器的基本结构半导体激光器的全称为半导体结型⼆极管激光器，也称激光⼆极管，激光⼆极管的英⽂名称为laser diode，缩写为LD。
⼤多数半导体激光器⽤的是GaAs或GaAlAs材料。
P-N结激光器的基本结构和基本原理如图13-1所⽰，P-N结通常在N型衬底上⽣长P 型层⽽形成。
在P区和N区都要制作欧姆接触，使激励电流能够通过，这电流使得附近的有源区内产⽣粒⼦数反转（载流⼦反转），还需要制成两个平⾏的端⾯起镜⾯作⽤，为形成激光模提供必需的光反馈。
图13-1（a）半导体激光器结构图13-1（b ）半导体激光器⼯作原理图2、半导体激光器的阈值条件阈值电流作为各种材料和结构参数的函数的⼀个表达式：)]1ln(21[8202R a Den J Q th +?=ληγπ这⾥， Q η是内量⼦效率，0λ是发射光的真空波长，n 是折射率，γ?是⾃发辐射线宽，e 是电⼦电荷，D 是光发射层的厚度，α是⾏波的损耗系数，L 是腔长，R 为功率反射系数。
图13-2半导体激光器的P-I特性图13-3 不同温度下半导体激光器的发光特性3、伏安特性伏安特性描述的是半导体激光器的纯电学性质，通常⽤V-I曲线表⽰。
V-I曲线的变化反映了激光器结特性的优劣。
与伏安特性相关联的⼀个参数是LD的串联电阻。
对V-I曲线进⾏⼀次微商即可确定⼯作电流（I）处的串联电阻（dV/dI）。
对LD⽽⾔总是希望存在较⼩的串联电阻。
图13-4典型的V-I曲线和相应的dV/dI曲线3、横模特性半导体激光器的共振腔具有介质波导的结构，所以在共振腔中传播光以模的形式存在。
半导体激光器准直驱动电源椭圆柱透镜硕士论文
脉冲半导体激光测距发射系统的研制【关键词】半导体激光器; 准直; 驱动电源; 椭圆柱透镜;【英文关键词】semiconductor laser; collimation; driving source; elliptic section cylinder lens;【中文摘要】脉冲半导体激光测距发射系统是半导体激光测距仪的重要组成部分,主要包括脉冲半导体激光器驱动电源和发射光学准直系统。
本文通过对驱动电源电路数学模型的分析,设计了适用于中短距离测距的半导体激光发射电路系统方案,基本实现了具有重复频率高、脉冲上升沿时间短、脉冲宽度窄、峰值电流大等特点的半导体激光器驱动电路。
另外,本文结合了几何光学的分析方法,借助ZEMAX 光学设计软件,仿真出两个母线互相垂直、焦距不等、间距适当的椭圆柱透镜光学准直系统,同时对半导体激光器在快慢轴两个方向上的远场发散角进行压缩,准直后远场发散角均小于3mrad,为整个系统后续半导体激光束准直的研制奠定了基础。
【英文摘要】An emission system of pulsed semiconductor laser range finder,mostly including diode laser power supply and collimating optical system,is an important part of a laser range finder.Based on the analysis of the mathematical model of the driving source circuit,this paper designs a solution of a semiconductor laser sending system,and realizes a driving circuit which has characteristics such as high-repetition frequency,short pulse rising time,short pulse-width and high output power.Additionally,with the geometr...摘要3-4Abstract 4第一章绪论7-111.1 序言7-81.2 课题来源及意义81.3 脉冲半导体激光测距机及光源的发展8-101.4 本文主要研究内容10-11第二章半导体激光器基础11-232.1 基本原理与器件结构11-142.2 高斯光束14-162.3 空间模式16-212.3.1 半导体激光器的光束发散角18-202.3.2 半导体激光器的像散20-212.4 小结21-23第三章半导体激光器准直技术23-313.1 几何光学理论23-253.1.1 几何光学基本定律23-243.1.2 马吕斯定律24-253.1.3 费马原理253.2 光束准直技术方法25-293.2.1 单透镜准直法253.2.2 圆柱透镜准直法25-273.2.3 组合透镜法27-283.2.4 非球面柱透镜准直方法28-293.3 小结29-31第四章脉冲式半导体激光器驱动电源设计31-434.1 半导体激光器的输出特性及其驱动要求31-334.2 驱动电源电路模型33-354.2.1 模型建立与分析33-344.2.2 工作原理34-354.3 驱动电源方案设计35-404.3.1 半导体激光器选型35-364.3.2 电路系统方案设计36-404.4 驱动电源电路实验与分析40-424.5 小结42-43第五章半导体激光器光束准直系统设计43-595.1 二次曲面光束准直43-475.1.1 二次曲线方程推导44-455.1.2 入射面为椭圆面45-465.1.3 入射面为双曲面46-475.2 光束准直系统仿真设计47-575.2.1 半导体激光光束分析及仿真47-505.2.2 双椭圆柱透镜准直原理50-535.2.3 光束准直系统详细设计53-575.3 小结57-59第六章总结与展望59-616.1 总结596.2 展望59-61致谢61-63参考文献出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。
光学课程设计瞄准镜
光学课程设计 瞄准镜一、课程目标知识目标：1. 让学生理解并掌握光学基础知识，特别是光的传播、反射和折射原理。
2. 使学生了解瞄准镜的光学构成，包括透镜、反射镜等，并掌握其工作原理。
3. 引导学生掌握瞄准镜在军事、射击运动中的应用及其重要性。
技能目标：1. 培养学生运用光学知识分析瞄准镜中光路的能力，提高实际问题解决技能。
2. 通过实际操作，让学生学会调整和使用瞄准镜，提升操作精确性和效率。
3. 培养学生的团队合作能力，通过小组讨论和实验，增强问题分析和解决过程中的沟通技巧。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对光学知识的兴趣，培养其探索科学奥秘的热情。
2. 培养学生严谨、细心的学习态度，使其在学习和实践中认识到精确与细节的重要性。
3. 强化学生的国家安全意识，了解科学技术在国家防务和射击运动中的重要作用。
课程性质：本课程为物理学科的光学部分，结合实际应用，以瞄准镜为载体，深入浅出地讲解光学知识。
学生特点：考虑到学生所在年级的特点，课程内容将结合中学生认知水平和兴趣点，注重理论与实践相结合。
教学要求：课程要求学生在掌握光学基础知识的基础上，通过实际操作和团队合作，提高问题分析和解决能力，培养科学精神和爱国情怀。
通过具体的学习成果分解，教师可进行针对性的教学设计和评估。
二、教学内容1. 光学基础知识：- 光的传播、反射和折射原理- 透镜、反射镜的类型及作用- 光路图绘制与分析2. 瞄准镜光学构成：- 瞄准镜的结构及工作原理- 透镜、反射镜在瞄准镜中的应用- 瞄准镜的视场、放大率和分辨率等参数介绍3. 瞄准镜的应用：- 瞄准镜在军事领域的应用- 瞄准镜在射击运动中的作用- 瞄准镜使用注意事项及维护保养4. 实践操作：- 瞄准镜的组装与拆解- 瞄准镜的调校与使用- 实际射击体验与问题分析教学大纲安排：第一课时：光学基础知识学习第二课时：瞄准镜光学构成及工作原理第三课时：瞄准镜的应用及实践操作第四课时：瞄准镜的调校、使用及问题分析教学内容与课本关联性：本教学内容与物理课本中光学章节相关，结合瞄准镜的实际应用，使学生在掌握光学知识的同时，了解其在实际中的应用。
半导体激光器在准直光学系统中的调整装置
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半导体激光器在准直光学系统中的调整装置
刘广利 ! 王文生 " 长春理工大学 ! 吉林 长春 !"##$$# 摘 要 $介绍了一种利用半导体激光器在准直光学系统中的调整装置 !解决了光电检测仪器中发光器件 % 光电探 测器件定位问题 & 关键词 $ 调整装置 ’ 发光器件 ’光电探测器件 中图分类号 $!%&#"’( 文献标识码 $) 文章编号 $"##$%$&&&"$##$ ("$%##*#%#$
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引 言 半导体激光器以其体积小 % 重量轻 % 不需冷却等特
准确定位在准直物镜的焦平面上 ) 沿光轴方向移动 (! 还要求半导体激光器能够在准直物镜的焦平面上平 移 ! 以便实现多光轴的平行 & 因此我们认为 ! 无论是螺 纹与端面定位 "图 !- (% 圆柱面与端面定位 " 图 !D(% 还是 多螺纹孔定位 " 图 !0 和 =(! 即 使 是 不 考 虑 激 光 器 发 光 结 的 原 始 装 配 误 差 " 误 差 一 般 在 !##E "##!B (! 也 不 能 满足仪器设计的实际需求 & 这就需要设计一套有效的 调整装置来解决问题 &
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课程设计1半导体激光器准直物镜设计
《半导体激光器准直物镜设计》
一、已知条件
充分掌握工程光学的理论和典型光路的基础上，利用像差理论进行简单光路的光学参数计算和设计，并利用Zemax光学设计软件进行仿真和参数优化，达到理论和实际应用相结合。
二、设计要求
灵活运用工程光学课程重所讲授的内容，进行近轴光路的计算，设定初始光学参数；熟悉Zemax光学设计软件的基本功能和用法，并进行简单光路的模拟和优化。
设计要求：采用双胶合（Doublet）结构，D/f=1/3，通光口径D：5 mm
半视场角：0°设计波长：0.656um
计算：系统焦距f，后焦距（BFL）
半导体激光器准直物镜设计（双胶合结构）参数
三、要完成的任务
1、根据设计要求完成参数的计算，并利用Zemax软件进行参数的优化，最终得到半导体激光器准直物镜的设计参数，以及相应物镜结构与光线追迹图。
2、撰写设计说明书，封皮统一，正文格式规范，用A4纸打印装订。
半导体激光器整形透镜设计与仿真
燕山大学课程设计说明书题目：半导体激光器整形透镜设计与传真学院(系)：信息学院年级专业：光信息科学与技术学号：学生姓名：指导教师：教师职称：副教授燕山大学课程设计（论文）任务书燕山大学课程设计评审意见表一、课设目的：1、了解光学设计的过程；2、复习光学原理和激光原理的相关知识；3、学习光学软件ZEMAX的使用。
二、题目背景：半导体激光器具有转换效率高、体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、能直接调制且集成能力强等特点，而成为信息技术的关键器件。
但它的缺点也同样明显。
半导体激光器光区几何尺寸不对称，存在像散，远场呈椭圆状。
因此难于直接与光纤藕合，也难于直接用于泵浦固体激光器。
由于半导体激光器的有源层较薄，所以在横向(即图1中的y 方向)有较大的发散角。
定义在基模高斯光束峰值光强之半处的发散角全角一般为。
在侧向(即图1中的x 方向)，因有较大的有源层宽度，所以发散角较小，一般为。
x ，y 两个方向的束腰不在同一位置，即存在固有像散。
像散值一般在以上。
因此半导体激光器阵列的输出光束必须经过光学系统的整形之后才能实际应用，包括对光束进行准直，像散校正及圆化处理等。
在侧面泵浦固体激光器，或者材料加工等应用中还要求对光束进行均匀化处理。
本次课设的题目就是用柱面镜对半导体激光器发出的光束进行准直，使光束在两个方向的发散角基本相同。
三、题目要求及相关参数：要求：设计一个平-凸柱透镜。
用这个平-凸柱透镜压缩半导体激光器输出光束的横向(y 向)发散角，使光束在横向和侧向(x 向)的发散角基本相同。
60~3030~10m 2μ图1 双异质结 AlGaAs/GaAs 激光器的典型结构图2 整体结构示意图 参数：波长：808nm (长808nm 半导体激光器，可取代传统的脉冲氙灯，泵浦 Nd:YAG ，Nd:YV04等固体激光材料)半导体激光器，即图2中的LD (对应ZEMAX 软件中的Source Diode)Wavenumber ：0 (此参数在对随机光线进行追迹时使用。
激光课程设计
激光课程设计一、教学目标本章节的教学目标包括以下三个方面：1.知识目标：学生能够理解激光的基本原理、特点和应用领域；掌握激光的产生、传输和接收等方面的基本知识。
2.技能目标：学生能够运用激光知识进行简单的实际问题分析和解决；具备一定的实验操作能力，能够进行激光设备的组装和调试。
3.情感态度价值观目标：培养学生对激光技术的兴趣和好奇心，提高学生对科学研究的热情和责任感；使学生认识到激光技术在现代社会中的重要性和地位，培养学生对科技创新的认同感。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括以下几个方面：1.激光的基本原理和特点：介绍激光的定义、产生原理、频率特性等基本知识。
2.激光的传输和接收：讲解激光在空气、光纤等介质中的传输特性，以及激光接收技术的原理和应用。
3.激光的应用领域：介绍激光在工业、医疗、通信、科研等领域的具体应用实例。
4.激光设备的组装和调试：讲解激光设备的组成、工作原理和操作方法，引导学生进行实验操作和问题分析。
三、教学方法为了实现本章节的教学目标，我们将采用以下几种教学方法：1.讲授法：通过讲解激光的基本原理、特点和应用领域，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生进行小组讨论，引导学生思考和探讨激光技术的发展和应用前景。
3.案例分析法：通过分析具体的激光应用实例，使学生更好地理解激光技术在实际生活中的应用。
4.实验法：安排学生进行激光设备的组装和调试实验，提高学生的实践操作能力。
四、教学资源为了保证本章节的教学质量，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用国内权威出版的激光技术教材，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：提供相关的激光技术专著和论文，方便学生进行深入研究。
3.多媒体资料：制作精美的PPT和教学视频，帮助学生更好地理解和记忆激光知识。
4.实验设备：准备激光实验装置和相关仪器，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本章节的教学评估将采用以下几种方式：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与度、提问回答、小组讨论等表现，以考察学生的学习态度和积极性。
推荐-基于980nm半导体激光器光束准直系统的设计 精品
说明书基于980nm半导体激光器光束准直系统的设计学生姓名：学号：学院：专业：指导教师：20XX年 6 月基于980nm半导体激光器光束准直系统的设计摘要：半导体激光器具有体积小、重量轻、功耗低和可直接调制等优点，在激光雷达、激光通信、固体激光器的抽运、激光泵浦、激光扫描、激光测距、激光指挥笔等方面得到了非常广泛的应用。
由于半导体激光器的结构特点，使得它发出的光束在垂直于结平面方向上远场发散角和平行于结平面方向的远场发散角相差较大。
所以在几乎所有要求较高的应用领域中，其输出光束都必须通过特殊的光学系统进行准直。
柱透镜因其结构简单、材料便宜以及加工容易而在半导体激光束准直领域获得较多的应用，但普通的柱透镜其准直能力非常有限，为了提高柱透镜的光束准直能力，就有必要设计出更加合理和可行的结构。
在本文中，基于柱透镜对半导体激光器光束准直的理论分析，设计了相互正交的柱透镜组作为设计模型，对980nm半导体激光器进行光束准直，并且利用ZEMAX软件对设计系统各部分准直效果进行模拟。
关键字：半导体激光器，光束准直，柱透镜，高斯光束清华大学20XX届说明书Based on the 980nm semiconductor laser beamcollimation system designAbstract：Owing to its pactness，lightness,and low cost,semiconductor laser play an important role as coherent source in various fields of technology such as military,industry and medicine use and so on.However,the output beam quality of semiconductor laser is poor．Because of the waveguide properties of their active areas,semiconductor lasers generate large divergence-angle beams with alliptically shaped intensity profile.And the beam of semiconductor laser has astigmatism.So,the output beam must be collimated by optical systems in most practical work.Because of simple structure and easy fabricating，the cylindrical lenses have been used in many practical applications for beam collimating of semiconductor lasers.In this paper, Based on the cylindrical lens for semiconductor laser beam collimation theory analysis, Design of orthogonal cylindrical lens group as a design model, The 980nm semiconductor laser beam collimation,and using the ZEMAX software to the design of each part of the system of collimating and shaping effects simulation.Key words：Semiconductor Laser,Beam collimation,Cylindrical lens,Gaussian beam目录1 绪论 (1)1.1 选题目的及意义 (1)1.2 980nm半导体激光器的发展及其应用 (1)1.2.1 半导体激光器发展史 (1)1.2.2 980nm半导体激光器的研究状况 (3)1.2.3 980nm半导体激光器的主要应用 (4)1.3 准直技术的意义与研究 (5)1.3.1 半导体激光器光束准直的意义 (5)1.3.2 准直技术的研究现状和发展方向 (6)1.4 本主要工作 (7)1.5 本章小结 (8)2 半导体激光器 (9)2.1 半导体激光器的基本原理 (9)2.1.1 受激辐射 (9)2.1.2 实现条件 (9)2.2 半导体激光器的器件结构 (10)2.2.1 异质结半导体激光器 (10)2.2.2 量子阱半导体激光器 (11)2.2.3 表面发射激光器 (13)2.3 半导体激光器的优缺点 (13)2.4 本章小结 (14)3 半导体激光器的光束准直理论 (15)清华大学20XX届说明书3.1 半导体激光器的光束特性 (15)3.2 高斯光束的基本理论 (15)3.3 激光束准直系统介绍 (16)3.3.1 圆柱透镜系统 (16)3.3.2 非球面柱透镜准直系统 (17)3.3.3 光纤耦合系统 (18)3.3.4 棱镜组折反射光束整形 (20)3.3.5 异型棱镜光束整形 (21)3.4 本章小结 (22)4 半导体激光器准直系统设计 (23)4.1 准直系统设计方案 (23)4.2 准直设计优化仿真 (27)4.2.1 光学设计软件 (27)4.2.2 ZEMAX软件仿真 (27)4.3 本章小结 (30)5 全文总结 (31)5.1 主要工作及结论 (31)5.2 工作展望 (31)参考文献 (32)致谢 (34)1 绪论自从1962年第一台半导体激光器发明以来，经历40多年的发展，半导体激光器以自身的优势，极大地推动了科学技术的进步，是二十世纪人类最伟大的发明之一。
半导体激光器光束准直技术研究的开题报告
半导体激光器光束准直技术研究的开题报告
一、课题背景
随着半导体激光器技术的不断发展，激光器在工业、医疗、通信等领域得到了广泛的
应用。
然而，由于半导体激光器本身的特性，往往会导致其光束发散角度较大，影响
其应用效果。
因此，如何实现半导体激光器的光束准直成为了目前该领域的研究热点
之一。
二、研究目的
本次研究旨在探讨半导体激光器光束准直技术，提出一种有效的准直方法，使其光束
发散角度得到控制，从而提高其应用效果，满足现今市场需求。
三、研究内容
1. 半导体激光器及其光束发散角度特点的分析；
2. 目前存在的光束准直技术及其优缺点的比较；
3. 基于衍射原理的光束准直技术研究；
4. 单透镜和双透镜准直方法的比较；
5. 实验验证及分析。
四、研究方法
本次研究将通过文献资料调研、理论分析和实验验证相结合的方法，探索半导体激光
器光束准直技术。
五、研究意义
本次研究对于提高半导体激光器应用效果，推动激光器领域技术进步具有重要意义。
同时，本研究将探索一种新的光束准直技术，为该领域的研究提供了新的思路和方法。
大功率半导体激光器二元光学消像散准直器件设计
收稿日期：２００６－０２－１４；修订日期：２００６－０４－１１基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０２７７００４）作者简介：谢梦（１９８２－），女，吉林长春人，硕士生，研究方向为大功率半导体激光器光束的整形和耦合。
Ｅｍａｉｌ：ｍ＿ｘ＿０３＠１２６．ｃｏｍ导师简介：曾晓东（１９５６－），男，吉林长春人，博士生导师，西安电子科技大学技术物理学院院长，研究方向为激光器光学、光纤传感与测量技术及远轴传播等。
Ｅｍａｉｌ：ｘｄｚｅｎｇ＠ｘｉｄｉａｎ．ｅｄｕ．ｃｎ第３６卷第１期红外与激光工程２００７年２月Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．１ＩｎｆｒａｒｅｄａｎｄＬａｓｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦｅｂ．２００７大功率半导体激光器二元光学消像散准直器件设计谢梦，曾晓东，安毓英（西安电子科技大学技术物理学院，陕西西安７１００７１）摘要：半导体激光器发出的光束具有较大的发散角且存在像散，严重影响了其应用。
基于对半导体激光器远场分布的准确了解，提出了一种二元光学消像散准直器件的设计方法，并给出了详细的设计原理及过程。
依据已知光束等相位面的具体分布（光束的像散因子也包含在其中），可得到二元光学器件的相位分布，使光束经过此二元光学器件后，等相位面成为平面，达到了准直、消像散的目的。
此方法简单、直观，具有很高的准确性和可行性。
所得二元光学器件表面具有多位相的浮雕结构。
关键词：半导体激光器；二元光学；准直；像散中图分类号：ＴＮ２４８．４文献标识码：Ａ文章编号：１００７－２２７６（２００７）０１－０１０２－０４ＤｅｓｉｇｎｏｆａｂｉｎａｒｙｏｐｔｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔｆｏｒｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｐｏｗｅｒｌａｓｅｒｄｉｏｄｅｂｅａｍｓｗｉｔｈａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍＸＩＥＭｅｎｇ，ＺＥＮＧＸｉａｏ!ｄｏｎｇ，ＡＮＹｕ!ｙｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００７１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｂｅａｍｑｕａｌｉｔｙｏｆｌａｓｅｒｄｉｏｄｅｉｓｖｅｒｙｐｏｏｒ，ｗｈｉｃｈａｆｆｅｃｔｓｉｔｓｕｓｅｈｅａｖｉｌｙ．Ｂａｓｅｄｏｎａｃｃｕｒａｔｅｆａｒ!ｆｉｅｌｄｍｏｄｅｌｏｆｈｉｇｈｐｏｗｅｒｌａｓｅｒｄｉｏｄｅ，ａｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｂｉｎａｒｙｏｐｔｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔｆｏｒｌａｓｅｒｄｉｏｄｅｂｅａｍｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｃｏｒｒｅｃｔｔｈｅａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍｏｆｔｈｅｌａｓｅｒｂｅａｍ，ｈａｓｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ａｎｄｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｈａｖｅｂｅｅｎｇｉｖｅｎｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌ．Ｔｈｅｒｅｌｉｅｆｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｉｓｏｆｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌａｓｅｒｄｉｏｄｅ（ＬＤ）；Ｂｉｎａｒｙｏｐｔｉｃｓ；Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ；Ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ０引言半导体激光器（ＬＤ）具有体积小、重量轻、功率连续可调等优点。
激光器课程设计
一、激光器的分类 (3)（一）、按工作物质的性质分类 (3)（1）固体激光器 (3)（2）气体激光器 (3)（3）分子气体激光器 (5)（4）YAG 激光器 (6)（5）半导体激光器 (7)（6）液体激光器 (8)（二）、工作方式分类 (8)（三）、按能量输出分类 (8)二、半导体激光器学习 (9)（一）、基本简述 (9)（二）、半导体激光器原理 (10)同质结激光器的工作原理 (11)异质结激光器的工作原理 (12)（三）、半导体激光器的应用 (13)在军事上的应用 (13)1. 半导体激光雷达 (13)2. 半导体激光测距 (13)3. 半导体激光制导跟踪 (14)4. 半导体激光瞄准和告警 (14)5. 半导体激光引信 (15)6. 半导体激光武器模拟 (16)7. 军用光纤陀螺 (16)在医疗领域的应用 (16)1．血管外科 (16)2.泌尿科 (17)3.口腔科 (17)4.肿瘤科 (17)5.激光美容 (18)在工业生产生活上的应用 (18)1.光纤通讯 (18)2.光盘存取 (18)3.光谱分析 (18)4.光信息处理 (19)5.激光微细加工 (19)6.激光报警器 (19)7.激光打印机 (19)8.激光条码扫描器 (19)9. 抽运固体激光器 (19)10.高清晰度激光电视 (19)（四）、半导体激光器的结构图 (20)（五）、半导体激光器的驱动电路图 (21)一、激光器的分类（一）、按工作物质的性质分类在同一类型的激光器中又包括有许多不同材料的激光器。
如固体激光器中有红宝石激光器、钇铝石榴石（Nd：YAG）激光器。
气体型的激光器主要有He-Ne （氦－氖）、CO2及氩离子激光器等。
由于工作物质不同，产生不同波长的光波不同，因而应用范围也不相同。
最常用而范围广的有CO2laser及Nd：YAG激光。
有的激光器可连续工作，如He-Ne laser；有的以脉冲形式发光工作。
如红宝石激光。
光电检测原理与技术课程设计-光学准直系统.doc
光电检测原理与技术课程设计光电准直系统一、引言准直系统是利用光学自准原理，利用小角度测量或可转化位小角度测量的一种常用技术测试仪器。
所谓光电准直系统就是光学准直系统与光电技术结合的产物。
它具有测量精度高的优点，在精密，超精密定位方面有重要的作用。
小角度测量有多种方法，本实验主要采用平面反射镜的光学杠杆原理，在探测光斑移动时使用CCD来经行图像的采集。
关键字：光学杠杆光学准直系统望远镜系统照明系统 CCD二、基本原理：（一）光学准直系统的基本原理2.1.1准直系统这部分系统，通常是由光源，位于物镜焦平面上的分划板和物镜三部分组成，望远镜实际上是准直装置的你应用，它是将入射的平行光在其焦平面上，然后再用目镜直接观察光斑的变化。
图2.1 准直系统原理图2.2 望远镜系统工作原理一个准直管和一个望远镜组合，两个装置的光轴在一条直线上，我们将看到从发光点F发出的光线通过准直管的物镜变为平行于主光轴的光束，进入望远镜的物镜之后在汇聚到F点；同样发自焦平面上另一点F1的光线射出准直管后变成方向平行与光轴的光束，它在进入望远镜后汇聚于其焦平面的F1点。
因此，线位移之比等于两系统焦距之比。
由于平行光束成像的位置位移的由他的方向所确定，而不受平行光束在进入透镜前所走过的距离的影响，所以与发光点F及F1相关的像F及F的位置不依赖于准直管和望远镜之间的距离。
在准直管的前面放置一个全反射镜，准直管发出的平行光束再由它本身来接受，就相当与集准直管与望远镜一体，这就是准直的原理。
将一个刻度线的图像以平行光束（准直光）的形式投射到反射镜上，该反射镜将其光束反射回准直系统。
如果反射镜与光轴垂直则光束将返回其自身。
如果反射镜倾斜一个角度α，则其反射光将于2α反射回来。
根据反射光的倾斜程度，自准图像将会以更大的角度发生位移。
通过测量自准直图像在X轴Y轴上的唯一可以测量得反射镜的角度变化。
自准直已为平行光。
其测量结果不受距离的影响。
图2.3 准直管简易图2.1.2 高斯系统为了使目镜不受光源遮挡，高斯系统的自准直仪光路在其光轴上加有析光镜。
实验一 半导体激光器系列实验.
实验一半导体激光器系列实验一、实验设备介绍2．配套仪器的使用WGD-6光学多道分析器的使用参考WGD-6光学多道分析器的使用说明书。
3．激光器概述光电子器件和技术是当今和未来高技术的基础，引起世界各国的极大关注。
其中半导体激光器的生产和应用发展特别迅猛，它已经成功地用于光通讯和光学唱片系统；还可以作为红外高分辨率光谱仪光源，用于大气测污和同位素分离等；同时半导体激光器可以成为雷达，测距，全息照相和再现、射击模拟器、红外夜视仪、报警器等的光源。
半导体激光器，调频器，放大器集成在一起的集成光路将进一步促进光通讯，光计算机的发展。
激光器一般包括三个部分：（1）激光工作介质激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是气体、液体、固体或半导体。
在这种介质中可以实现粒子数反转，以制造获得激光的必要条件。
显然亚稳态能级的存在，对实现粒子数反转是非常有利的。
现有工作介质近千种，可产生的激光波长包括从真空紫外到远红外，非常广泛。
（2）激励源为了使工作介质中出现粒子数反转，必须用一定的方法去激励原子体系，使处于上能级的粒子数增加。
一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发介质原子，称为电激励；也可用脉冲光源来照射工作介质，称为光激励；还有热激励、化学激励等。
各种激励方式被形象化地称为泵浦或抽运。
为了不断得到激光输出，必须不断地“泵浦”以维持处于上能级的粒子数比下能级多。
（3）谐振腔有了合适的工作物质和激励源后，可实现粒子数反转，但这样产生的受激辐射强度很弱，无法实际应用。
于是人们就想到了用光学谐振腔进行放大。
所谓光学谐振腔，实际是在激光器两端，面对面装上两块反射率很高的镜。
一块几乎全反射，一块大部分反射、少量透射出去，以使激光可透过这块镜子而射出。
被反射回到工作介质的光，继续诱发新的受激辐射，光被放大。
因此，光在谐振腔中来回振荡，造成连锁反应，雪崩似的获得放大，产生强烈的激光，从部分反射镜子一端输出。
4．半导体激光器使用注意事项（1）半导体激光器不能承受电流或电压的突变。
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《半导体激光器准直物镜设计》
一、已知条件
充分掌握工程光学的理论和典型光路的基础上，利用像差理论进行简单光路的光学参数计算和设计，并利用Zemax光学设计软件进行仿真和参数优化，达到理论和实际应用相结合。
二、设计要求
灵活运用工程光学课程重所讲授的内容，进行近轴光路的计算，设定初始光学参数；熟悉Zemax光学设计软件的基本功能和用法，并进行简单光路的模拟和优化。
设计要求：采用双胶合（Doublet）结构，D/f=1/3，通光口径D：5 mm
半视场角：0°设计波长：0.656um
计算：系统焦距f，后焦距（BFL）
半导体激光器准直物镜设计（双胶合结构）参数
三、要完成的任务
1、根据设计要求完成参数的计算，并利用Zemax软件进行参数的优化，最终得到半导体激光器准直物镜的设计参数，以及相应物镜结构与光线追迹图。
2、撰写设计说明书，封皮统一，正文格式规范，用A4纸打印装订。