光束整形器的分类
光束整形基本原理
光束整形基本原理
光束整形技术广泛地被用于照明、军事、医疗、农业、工业等领域，是实现光束可操
控性的重要手段。
光束整形的基本原理是通过特定的镜头系统，把光束通过这样一种方式
传播从而使光束延时的的全部或者部分的特征遵从一定的函数或者几何模式。
光束整形系统分为两个部分：设计光束(Design Beam)和被整形的光束(Input Beam)。
设计光束就是要被存储在一个可编程表中的光束，我们希望输出的光束完全服从这一种模式。
被输入的光束应具有和设计光束一样的波长和空间方向，这是对光束整形的有效性
的前提。
把光束从光学元件中分离出来后，他们会通过光学元件来改变他们的方向、倍率和波长。
除此之外，还需要在光学元件内部使用可编程的镜头来改变光束的整形结果，实现从
一个可编程表中读取信息并把它们映射到实际光学元件中。
把可编程表放入光学元件中会对入射光束输入改变，输出光束也会按照模式改变，从
而实现光束整形。
在这里，可编程傅立叶表会把设计光束投射到实际环境中，并用镜头系
统来把实际环境中的变化转换为光学元件内部的变化。
最终，输入光束会经过编程表和光学元件改变特征，满足设计的条件，实现光束整形。
这样一套强大的光束整形系统可以应用在丰富的应用场景中，从而使光束能使用更应用灵活、更为复杂的操作，有助于实现更加迅速、更为准确的目标。
光学像差实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过光学像差实验，加深对光学像差的理解，掌握光学像差的基本原理和分类，并学会使用光学仪器测量和评估光学系统的像差。
二、实验原理光学像差是光学系统中存在的缺陷，会导致成像质量下降。
根据像差与颜色是否有关、像差是轴上点产生的还是轴外点产生的，可以将像差分为多种类型，如球差、慧差、像散、场曲、畸变等。
三、实验仪器与材料1. 光学系统：包括透镜、反射镜、光阑、光束整形器等；2. 光源：激光器；3. 探测器：光电探测器；4. 仪器：成像系统、光束整形器、光路控制器等。
四、实验内容1. 实验一：测量球差（1）搭建实验光路，将光源、透镜、光阑、探测器等按顺序连接；（2）调整光路，使光线通过透镜后聚焦到探测器上；（3）改变物距，记录不同物距下探测器的信号强度；（4）分析信号强度与物距的关系，得出球差值。
2. 实验二：测量慧差（1）搭建实验光路，将光源、透镜、光阑、探测器等按顺序连接；（2）调整光路，使光线通过透镜后聚焦到探测器上；（3）改变光轴倾斜角度，记录不同倾斜角度下探测器的信号强度；（4）分析信号强度与倾斜角度的关系，得出慧差值。
3. 实验三：测量像散（1）搭建实验光路，将光源、透镜、光阑、探测器等按顺序连接；（2）调整光路，使光线通过透镜后聚焦到探测器上；（3）改变光轴倾斜角度，记录不同倾斜角度下探测器的信号强度；（4）分析信号强度与倾斜角度的关系，得出像散值。
4. 实验四：测量场曲（1）搭建实验光路，将光源、透镜、光阑、探测器等按顺序连接；（2）调整光路，使光线通过透镜后聚焦到探测器上；（3）改变物距，记录不同物距下探测器的信号强度；（4）分析信号强度与物距的关系，得出场曲值。
5. 实验五：测量畸变（1）搭建实验光路，将光源、透镜、光阑、探测器等按顺序连接；（2）调整光路，使光线通过透镜后聚焦到探测器上；（3）改变物距，记录不同物距下探测器的信号强度；（4）分析信号强度与物距的关系，得出畸变值。
激光设备的组成
激光设备的组成激光设备是一种利用激光技术产生、放大、调制和控制激光的设备。
它广泛应用于工业、医疗、科研等领域。
激光设备的组成主要包括激光器、光学系统、电源系统和控制系统等。
一、激光器激光器是激光设备的核心部件，用于产生和放大激光光束。
激光器一般由激光介质、泵浦源和谐振腔等部分组成。
激光介质有固体、液体和气体等多种类型，不同类型的激光介质决定了激光器的输出波长和功率特性。
泵浦源则用于提供能量，激发激光介质中的原子或分子跃迁，使其产生受激辐射。
谐振腔用于增强激光的光程，使光线在腔内来回反射，形成激光共振。
二、光学系统光学系统是激光设备中负责操控和控制激光光束的部分。
光学系统主要包括激光束整形器、激光束传输系统、激光束聚焦系统和光学器件等。
激光束整形器用于调整激光光束的形状和大小，使其适应不同的应用场景。
激光束传输系统用于将激光光束从激光器传输到目标位置，通常采用光纤或光束导管等方式。
激光束聚焦系统用于将激光光束聚焦到目标上，以实现切割、焊接、打标等操作。
光学器件如光学透镜、光学棱镜等则用于调整激光光束的传播方向和光路。
三、电源系统电源系统为激光设备提供所需的电能。
激光器通常需要较高的电压和电流来驱动，因此电源系统必须具备稳定可靠的特点。
电源系统一般由直流电源、交流电源和脉冲电源等组成，根据不同的激光器类型和工作要求选择合适的电源。
四、控制系统控制系统用于对激光设备进行操作和控制。
控制系统一般包括硬件控制和软件控制两部分。
硬件控制主要由传感器、执行器和电路板等组成，用于监测和控制激光设备的各个参数和功能。
软件控制则通过计算机或控制器等设备进行，可以实现对激光设备的远程监控和操作，提高设备的自动化程度和工作效率。
激光设备的组成主要包括激光器、光学系统、电源系统和控制系统等部分。
这些部分相互协作，共同实现激光的产生、放大、调制和控制，为激光设备的正常运行和应用提供了基础。
随着科技的不断发展，激光设备的组成也在不断创新和完善，以满足不同领域对激光技术的需求。
激光切割工艺流程中的光束模式调整策略
激光切割工艺流程中的光束模式调整策略激光切割是一种常用的金属加工技术，它通过高能激光束对材料进行加工和切割。
光束模式是影响激光切割质量和效率的关键因素之一。
本文将分析激光切割工艺流程中光束模式的调整策略，并探讨其在不同材料切割中的应用。
一、光束模式的概念和分类光束模式是描述激光光束质量的一个重要参数，通常用光斑形状和功率分布来表示。
根据Gaussian光束理论，主要有TEM00、TEM01、TEM10等模式。
其中TEM00模式为基础模式，表现出高质量的光束特性，包括较小的光束直径和高光束质量因子。
二、光束模式对激光切割的影响1. 焦斑大小和形状：TEM00模式下的光束具有较小的焦斑大小和较好的聚焦能力，能够实现更细小的切割线宽度和更高的切割质量。
2. 热效应：不同的光束模式对切割材料的热效应存在差异。
TEM00模式下的光束由于能量集中在中心部分，其能量密度更高，可以实现更高的切割速度和更少的热影响区域。
3. 切割速度：光束模式直接影响着切割速度。
TEM00模式下的光束经过适当调整，可以提高切割速度和效率，降低生产成本。
三、光束模式调整策略1. 光学系统优化：通过优化光学元件的选择和调整，可以实现光束模式的调整。
例如，采用适当的凹透镜对光束进行扩束，进而改变光束模式。
2. 激光器参数调整：调整激光器的参数，如激光器电流和频率，可以通过改变激光输出模式，实现对光束模式的调整。
3. 光束整形器使用：利用光束整形器对激光进行整形，可以改变光束的形状和功率分布，从而达到对光束模式的调整。
四、光束模式调整策略在不同材料切割中的应用1. 金属材料切割：对于金属材料切割，采用TEM00模式下的光束能够实现较高的切割速度和质量。
通过光束整形器的使用，可以进一步优化光束模式以适应不同金属材料的切割需求。
2. 光纤切割：光纤切割对光束模式要求较高，需采用TEM00模式，并通过光束整形器进行优化，以获得精确的切割效果。
照明系统中的消相干光束整形设计方法
图1 高斯光束整形为均匀光束图2 微透镜阵列匀光原理当前主流的匀光方案是采用微透镜阵列进行匀光，其匀光的基本原理是：将一个完整的激光波前在空间上分成许多微小的部分，每一部分被相应的小透镜聚焦在焦平面上，光斑进行重叠，从而实现在特定区域将光匀化，对激光束精确整形。
如图2其对于非相干光源，可以达到很好的匀光效果，但是对于强相干光源，其干涉效应会非常明图3 强相干光源下的干涉、衍射效应采用传统的微透镜阵列匀光方案，在匀光过程中干涉严重影响光束的均匀性，所以在光学系统中需要消除干涉。
上海市发展和改革委员会（XA4300089-2017-604）先进封装光刻机产业化课题。
徐建旭，上海微电子装备（集团）有限公司，研究方向：光束整形。
1.2 消相干分析针对干涉产生的不同原因，可以采用不同的方法消相干。
常用的方法有三种：1）方法一、光学系统中不引入产生干涉的因素，如非球面匀光整形，如图5[1]。
此种方法适合光束质量较好（ M2约为1）的情况下，匀光质量好，缺点是实际输入必须与设计输入严格匹配才能得到较好的匀光效果。
（2）方法二、采用快速旋转散射片，改变时间分布，实现消干涉。
如图6[2]。
因旋转散射片的速度限制，此方法不适用于脉冲持续时间较短的超短脉冲光源。
3）方法三、采用光程差大于相干长度消干涉。
如图7[2]，图8原理是：能够产生干涉现象的最大光程差称为相干长度，当光程差大于相干长度时，在同一个区域，不同级次的明暗条纹互相叠加，从而分辨不出条纹，也就没有干涉现象了。
2 相干长度测试光束的时间相干性，通常是用相干长度来描述的。
相干长度在实验上，可以通过迈克尔逊干涉仪来测量。
干涉条纹的可见度可定义为式（1），相干长度是干涉条纹的可见度减为0.707时对应的光程差，一般认为条纹可见度下降到0.707时，两光束就不再相干，若条纹可见度维持在0.707以上，即认为两光束完全相干[3]。
两束光的相干区域随着光程差的改变而周期性出现，相干长度也随着光程差的改变呈周期。
光束整形方式的原理和应用
光束整形方式的原理和应用光束整形是一种通过特定的光学元件来调整光束的形状和分布的技术。
其原理通常基于反射、折射、散射、吸收等光学效应。
光束整形的原理主要基于以下几种方法：1. 透镜：透镜可以通过改变光束的聚焦、散焦和分布属性来实现光束整形。
常见的包括凸透镜和凹透镜，它们可以改变入射光束的弯曲程度和分布。
2. 棱镜：棱镜的作用是改变光束的方向和折射角度，从而实现光束整形。
通过选择合适的棱镜形状和折射率，可以实现光束的偏转、分离和聚焦。
3. 光栅：光栅是一种具有周期性结构的光学元件，通过改变光栅的周期和方向，可以对光束进行周期性调制和分布控制。
光栅可以用于光束分光、光束合束和光束整形等应用。
4. 光波导：光波导是一种通过改变光的传播路径和介质分布来实现光束整形的元件。
常见的光波导包括光纤和波导板，它们可以通过调整光的导模器式和波导结构来实现光束的整形和分布控制。
光束整形在许多应用领域中都有广泛的应用，其中包括但不限于：1. 激光加工：光束整形可以用于调整激光束的形状和分布，从而实现对材料的精确加工和切割。
例如，通过光束整形可以将激光束聚焦成小的点状光斑，用于微细加工和雕刻。
2. 光通信：光束整形可以用于优化光纤通信系统中的光束耦合和传输特性，从而提高通信质量和效率。
通过光束整形可以减小光纤之间的耦合损耗和信号失真。
3. 显示技术：光束整形可以用于调整和控制显示器中的光源，从而实现图像的均匀亮度和分辨率。
例如，在投影仪中使用光束整形可以实现对光源的聚焦和对光线的分布控制。
4. 生命科学：光束整形可以用于生物医学成像和激发荧光等应用。
通过调整光源的形状和分布，可以实现对生物样品的精确照射和成像。
总之，光束整形是一种通过调整光束的形状和分布来实现光学控制的技术，具有广泛的应用前景。
衍射光学元件示意图,衍射元件应用原理图
衍射光学元件示意图经过多年发展，海纳光学已经成为国内极具权威的衍射光学元件供应商。
衍射光学元件主要分为光束整形器、分束器、多焦点DOE、长焦深DOE、衍射锥镜、螺旋相位片、匀化片和其它图案的衍射元件DOE。
这里我们挑选较常用的整形镜、分束器、多焦点DOE，专门给出了这些衍射光学元件的示意图，衍射元件应用原理图，让用户能够对衍射元件的使用、安装位置和衍射过程一目了然。
一、光束整形器，整形镜，Beam Shaper, Top hat beam shaper平顶光束整形器的作用是把高斯光束转换为平顶光束，即高斯整平顶。
平顶光斑具有效率高、光斑小、能量均匀性好等特点，顶部能量绝对均匀，边缘陡峭，无高级次衍射，也称为平顶帽式光斑。
光束整形器又称为整形镜，高斯整平顶DOE，平顶光整形器，平顶帽式整形镜，平顶光DOE，是最具代表性的衍射光学元件之一。
下面图片可以清晰地看到整形镜获得平顶光斑的过程，整形镜得到的平顶光斑的尺寸为衍射极限的1.5倍~几百倍，要求入射的高斯光束为TEM00的单模光。
一般整形镜的衍射效率>93%，均匀性>95% (多台阶整形镜)，对安装精度要求较高。
整形镜不仅可以把入射光整形成圆形、正方形，还可以整形成直线、长方形、六边形等其它用户需要的形状。
下图是把高斯光整形成直线光斑的示意图，这里我们用到一个模组而不是单独的镜片，这个模组成为Leanline，其克服了整形镜的工作距离限制，能够在一定工作距离范围内保持光束整形的效果。
二、匀化器、匀化镜、均匀光斑DOE、扩散片，Homogenizer, Diffuser激光匀化器的作用是把入射激光转换成能量均匀分布的光斑，这里的光斑尺寸一般较大，形状可以为圆形、正方形、线性、六边形和其它任意用户想要定制的形状。
入射激光可以为单模或多模，衍射效率70%~90%不等。
下图清晰地给出了匀化器的匀化过程，一般的结构是激光通过匀化器和聚焦系统后即可匀化，但这里还配合了一个激光扩束缩束镜，通过调节这个扩束缩束镜就可以直接调节输出光斑的大小。
光束整形方式的原理和应用
光束整形方式的原理和应用1. 引言光束整形是一种常用的光学技术，主要用于控制光束的形状、尺寸和分布。
本文将介绍光束整形的原理和在不同领域中的应用。
2. 光束整形的原理光束整形主要通过光学器件来改变光束的传播特性。
以下是几种常用的光束整形方式：•透镜整形：透镜是用于集束和发散光束的常见光学器件。
凸透镜可用于集束光束，使其变得更加聚焦和密集。
凹透镜则可用于发散光束，使其变得更加散开和扩散。
•掩膜整形：掩膜是一种具有特定孔径和形状的光学器件。
通过选择不同形状和大小的孔径，可以控制光束的形状和尺寸。
•光栅整形：光栅是一种光学器件，具有具有一系列平行的条纹或孔径的结构。
光栅通过衍射和干涉的原理，可以对光束的相位和振幅进行调整，从而改变光束的形状和分布。
3. 光束整形的应用光束整形在许多领域中都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：3.1 激光加工光束整形在激光加工中起着关键作用。
通过调整光束的形状和分布，可以实现对材料的精确加工和切割。
例如，使用透镜整形可以将光束聚焦到非常小的区域，提高加工的精度和效率。
3.2 光通信光束整形在光通信中也扮演着重要角色。
通过控制光束的形状和分布，可以优化光信号的传输和接收效果。
例如，使用掩膜整形可以调整光束的角度和方向，减少光信号的衰减和失真。
3.3 医学影像在医学影像领域，光束整形可以用于改善医学图像的质量和清晰度。
通过调整光束的聚焦和散射特性，可以获得更准确的医学影像结果。
特别是在激光扫描显微镜和光学相干断层扫描成像等高分辨率成像技术中，光束整形起着至关重要的作用。
3.4 激光打印光束整形也被广泛应用于激光打印技术中。
通过控制光束的形状和强度分布，可以实现对打印质量和速度的优化。
例如，使用光栅整形可以调整激光束的相位和振幅，从而实现高分辨率的激光打印效果。
4. 结论光束整形是一种重要的光学技术，它可以改变光束的形状、尺寸和分布。
在激光加工、光通信、医学影像和激光打印等领域中，光束整形都发挥着关键作用。
激光光束整形技术
有一组满足上式的解，形式为： 其中d是两镜之间的距离， n是镜子的折射率， 是光迹函数。 正号代表伽利略式，负 号代表开普勒式。
上面的光束整形，主要是光强分布的变化，对于光斑形 状的变换相对简单。 对于我们扫描所需要的线状光束，可以通过使用两个柱 面镜实现：
如果要得到光强均匀分布的线状光束，需要使用非球面柱 面镜来实现，这需要将前面光强分布变换和光斑形状变换 两部分结合起来，具体解法需要时间看懂光束整形里的数 学。 光束整形器目前市场上已经有产品出售，是进口的，在 中国有代理，价格大约是3000欧元。
激光光束整形技术
南开大学
对于光纤、YAG、CO2激光器等，出射的（单模）激光截 面为圆形，光强分布为：
其中阴影部分的能量最多只能达到总能量的0.37。 对于半导体、准分子激光器，出射的激光为方形，多模 的方向认为光强分布均匀，垂直的单模方向的光强分布 为：
其中阴影部分的能量最多只能达到总能量的0.48。
这种方式可以做到没有能量的 损失。
第三种multi-aperture beam integrator， 整形装置由微透镜阵列和一个普通透镜 组成，微透镜阵列将入射光场分割为若 干子束，这些子束在经过普通透镜汇聚 后，在所需位置处再叠加起来，从而得 到均匀光束。
这种整形方式比较适用于空间相干性比较差 的多模激光，同样可以做到能量没有损失。
还有其它的一些方式可以做到 均匀出射，比如双折射透镜组， 双透镜+柱镜等。
Field mappers
考虑入射高斯光束为TEM00模，光强空间分布为
出射光束为平定光，有三种选择方式： 费米狄拉克函数： 超高斯函数： 平坦高斯函数：
上面三个函数取合适的 参数时都是阶跃函数的 很好的近似。
激光二极管光束整形技术讲解
文章编号:100123806(20030420357205激光二极管光束整形技术郭明秀1沈冠群2陆雨田1(1中国科学院上海光学精密机械研究所,上海,201800(2上海市激光技术所,上海,200233摘要:阐述了对LD 输出光束进行整形的必要性。
在国内首次对目前常用的一些典型的光束整形技术的整形原理、关键技术及整形效果进行了分析、比较和评价。
关键词:激光二极管;激光二极管阵列;光束整形;拉格朗日不变量中图分类号:TN24814文献标识码:AThe technology of laser diode beam shapingGuo M i ngxi u 1,S hen Guanqun 2,L u Y utian 1(1Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics ,the Chinese Academy of Science ,Shanghai ,201800(2Shanghai Institute of Laser Technology ,Shanghai ,200233Abstract :This paper introduces the necessity of beam shaping for LDA beam.S ome typical beam shaping methods ’shaping principles ,key techniques and shaping effects are areanalyzed ,compared and assessed for the first time.K ey w ords :laser diode (LD ;laser diode array (LDA ;beam shaping ;Lagrange invariant作者简介:郭明秀,女,1975年11月出生。
硕士。
现从事半导体泵浦固体激光器及半导体激光器光束整形的研究工作。
光束整形方式的原理和应用
光束整形方式的原理和应用光束整形（beam shaping）是通过改变光束的空间分布和/或光强分布来控制光束的形状和性质的技术。
在光束整形中，我们可以通过使用透镜、反射器、光波导等光学元件来改变光束的传播性质。
光束整形技术具有广泛的应用，包括激光加工、医学诊断、通信和光学成像等领域。
本文将介绍光束整形的原理和一些常见的应用。
光束整形的原理基于光学元件对入射光线的调控。
通过选择透镜的曲率和形状，可以将光束聚焦为点状、线状或是任意形状的分布。
透镜的曲率半径越小，聚焦效果越好。
透镜的不同曲率和形状还可以使光束具有不同的球差、色差和像差等特性。
反射器能够改变光线的方向，例如平面反射镜、曲面反射镜和光学棱镜等，可以将光束进行反射、折射和偏转。
光束整形技术中常用的一种方法是使用光波导，它能够将光束限制在一个特定的空间内，从而有效地改变光束的形状和传播特性。
光束整形技术在激光加工中具有重要的应用。
通过调整激光的光束形状和分布，可以实现对工件的精密加工。
例如，在激光切割领域，通过将光束整形为线状分布，可以获得更高的切割速度和更小的切割缝隙。
在激光焊接过程中，通过改变光束的分布和形状，可以实现对焊接接头的精确控制和调整焊接深度。
此外，在激光打标和激光雕刻中，光束整形技术可以通过调整光斑的形状和密度，实现对打标图案和刻印细节的控制。
光束整形技术也在医学领域中得到了广泛应用。
在激光治疗中，通过光束整形可以精确照射到患者体内的特定组织，从而实现对肿瘤和其他疾病的治疗。
光束整形技术还可以用于眼科手术中，例如激光角膜矫正手术中，通过调整激光的分布和形状，可以实现对角膜曲率的调整，从而改善近视、远视和散光等视力问题。
除了医学和激光加工领域，光束整形技术还在光学通信中得到了广泛应用。
在光纤通信中，光束整形可以用于精确定位和调整入射光束的聚焦效应，从而提高光纤的传输效率和数据传输速率。
光束整形技术还可以用于无线通信中，通过改变光束的形状和分布，可以实现对光信号的调制和解调，从而实现高速、稳定和精确的通信。
激光雷达系统中的光束整形器设计与鲍威尔棱镜模拟方法的应用
激光雷达系统中的光束整形器设计与鲍威尔棱镜模拟方法的应用激光雷达系统在自动驾驶、无人机导航和测量领域中得到广泛应用。
光束整形器和鲍威尔棱镜模拟方法是激光雷达系统中的关键技术。
本文将重点探讨光束整形器设计和鲍威尔棱镜模拟方法在激光雷达系统中的应用。
光束整形器设计光束整形器是激光雷达系统中用于调整激光束形状和聚焦的装置。
光束整形器的设计对激光雷达系统的性能至关重要。
以下是一些常用的光束整形器设计方法：1. 透镜设计：使用透镜来调整激光束的形状和聚焦程度。
透镜的曲率和材料的选择会影响激光束的聚焦效果。
2. 反射镜设计：使用反射镜来改变激光束的传播方向和形状。
反射镜的几何形状和表面特性可以根据需要进行设计。
3. 光纤耦合技术：将激光束通过光纤耦合器输入到激光雷达系统中。
光纤的直径和折射率会影响激光束的传输效率和形状。
鲍威尔棱镜模拟方法的应用鲍威尔棱镜模拟方法是一种常用的激光雷达系统建模和仿真方法。
通过使用鲍威尔棱镜模拟方法，可以更好地理解和预测激光雷达系统的性能。
以下列举了一些鲍威尔棱镜模拟方法的应用：1. 系统性能评估：通过建立激光雷达系统的模型，可以评估系统在不同场景下的探测性能、定位精度和目标识别能力。
2. 算法优化：通过对激光雷达系统进行建模和仿真，可以对激光雷达数据处理算法进行优化和改进，提高系统的工作效率和准确性。
3. 比较分析：通过模拟不同类型的激光雷达系统，可以比较它们在不同场景下的性能差异，为选择合适的激光雷达系统提供参考依据。
通过光束整形器设计和鲍威尔棱镜模拟方法的应用，可以优化激光雷达系统的性能和功能，提高自动驾驶、无人机导航和测量等领域的应用效果。
以上是关于激光雷达系统中光束整形器设计和鲍威尔棱镜模拟方法应用的简要介绍。
这些技术的发展和研究将进一步推动激光雷达系统在各个领域的应用和创新。
高功率半导体激光器光束整形的设计和实现
高功率半导体激光器光束整形的设计和实现吴政南;谢江容;杨雁南【摘要】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.%In order to make the laser beam of linear-array semiconductor laser be better used in laser remote wireless power transmission,a linear-array semiconductor laser beam shaping system based on the set of optical wedges,curved mirrors and prisms was designed.The parameters of components in the system and the theoretical shaping results were derived by numerical calculation.After then the realistic components were processed and the experimental shaping system was built.The experimental results were that the laser spot size after shaping was 9.9cm×9.6cm,energy uniformity was 68.9％,and energy transfer efficiency was 71.3％.The beam quality could meet the requirement of light cell at receiving end for laser space uniformity.The reason of the difference between the simulated and experimental system was analyzed.The results show that the system can simultaneously realizethe expanding and collimation of laser beam array along fast axis and slow axis.The system can also adjust the shape and the uniformity of outputlight spot with less optical components.Light cell components are the key processes of laser wireless power transmission.The study has great practical value for laser conversion efficiency.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2017(041)003【总页数】5页(P416-420)【关键词】光学设计;光束整形;线阵半导体激光器;光楔-棱镜-曲面镜组【作者】吴政南;谢江容;杨雁南【作者单位】南京航空航天大学应用物理系,南京 211100;南京航空航天大学应用物理系,南京 211100;南京航空航天大学应用物理系,南京 211100【正文语种】中文【中图分类】TN202基于激光为能量传送载体的激光无线电力传输技术是近十几年来发展起来的一项高新技术。
激光光学通路
激光光学通路激光光学通路是指激光器产生的激光光线在光学元件中传输的路径。
光学通路的设计对于激光器的性能和应用起着至关重要的作用。
本文将介绍激光光学通路的基本原理、常见光学元件以及通路的优化方法。
激光光学通路主要由激光器、光束整形器、光学透镜、反射镜和光学滤波器等组成。
首先，激光器是激光光学通路的核心部件，它通过受激辐射的原理产生一束具有相干性和单色性的激光光线。
激光器的种类有很多，如气体激光器、固体激光器和半导体激光器等，不同的激光器有不同的特点和应用。
接下来，光束整形器用于对激光光线进行整形和调节，使其具有所需的空间分布和光束质量。
光束整形器通常由光学透镜、衍射光栅和光学棱镜等组成。
光学透镜可以通过调节其焦距来改变光线的聚焦效果，衍射光栅可以对光线进行衍射和分光，光学棱镜可以将光线进行偏折和反射。
光学透镜在激光光学通路中起着非常重要的作用。
光学透镜可以通过折射和散射来改变光线的传播方向和光束的聚焦效果。
常见的光学透镜有凸透镜和凹透镜，它们分别用于使光线聚焦和发散。
此外，还有球面透镜、柱面透镜和非球面透镜等，它们可以根据需要来调节光线的聚焦效果和光学畸变。
反射镜是激光光学通路中另一个重要的光学元件。
它通过反射光线来改变光线的传播方向和光束的路径。
反射镜通常由反射面和支撑结构组成，反射面可以是金属镜面、反射膜和反射棱镜等。
根据反射面的形状和角度，反射镜可以实现光线的反射、偏折和聚焦等功能。
光学滤波器是激光光学通路中的一个重要组成部分。
它可以选择性地透过或反射某一特定波长的激光光线。
光学滤波器通常由吸收滤光片、干涉滤光片和色散滤光片等组成。
吸收滤光片通过选择性吸收特定波长的光线来实现滤波效果，干涉滤光片利用光的干涉原理来实现滤波效果，色散滤光片则通过光的色散效应来实现滤波效果。
为了优化激光光学通路的性能，可以采取一些优化方法。
首先，可以选择合适的光学元件和材料，以满足激光器的要求。
其次，可以对光学通路进行精确的定位和调节，以确保光线的传输效率和光束的质量。
光束整形 衍射光学
光束整形衍射光学
光束整形是一种光学技术，旨在控制光束的形状和特性，以满
足特定的实验或应用需求。
这项技术在许多领域都有广泛的应用，
包括激光加工、光通信、医学成像等。
光束整形可以通过使用透镜、光栅、偏振器等光学元件来实现。
在衍射光学中，光束整形通常涉及到对光束的衍射效应进行控
制和利用。
衍射是光线遇到障碍物或通过狭缝时发生的现象，它使
光线发生弯曲和扩散。
通过精心设计的光束整形器件，可以控制衍
射效应，使光束的形状和传播特性得到精确的调控。
这对于一些需
要特定光束形状的应用来说非常重要，比如在激光打印、激光切割
等领域。
衍射光学还涉及到衍射光栅、衍射透镜等光学元件的设计和应用。
这些元件可以通过衍射效应来实现光束整形，从而实现对光束
的精确控制。
衍射光学的发展也推动了光学成像技术的进步，例如
在天文学领域的望远镜设计中，衍射光学的原理被广泛应用。
总的来说，光束整形和衍射光学是光学领域中非常重要的技术
和原理，它们在许多领域都发挥着关键作用，促进了光学技术的发
展和应用。
通过对光束整形和衍射光学的深入研究和应用，我们可以更好地理解光的特性，实现更多创新的光学器件和技术应用。
光束整形方式的原理及应用
光束整形方式的原理及应用1. 引言光束整形是一种常见的光学加工技术，通过使用特定的光束整形器件，可以对光束进行调整和控制，实现对光束的形状、大小和强度等参数进行精确的调节。
这种技术在许多领域都有广泛的应用，如激光加工、光学通信和医学等。
本文将介绍光束整形的基本原理和常见的应用。
2. 光束整形的原理光束整形器件主要通过折射、反射、干涉和衍射等光学现象来实现对光束的整形。
常见的光束整形器件有透镜、反射镜、棱镜和光栅等。
2.1 透镜透镜是一种常用的光束整形器件，通过改变光束的折射角来实现对光束的聚焦和发散。
透镜的形状和曲率等参数可以被精确地设计和制造，从而实现对光束形状和大小的调节。
2.2 反射镜反射镜可以通过改变光束的反射角来实现对光束的整形。
反射镜的形状和表面处理等参数可以被精确地控制，从而实现对光束的方向和强度的调节。
2.3 棱镜棱镜是一种将光束分离、折射和偏转的光学器件，通过改变棱镜的形状和折射率等参数，可以实现对光束的整形和分布控制。
2.4 光栅光栅是一种利用光的干涉和衍射效应来实现光束整形的器件，通过改变光栅的周期和衍射角等参数，可以实现对光束的波前调制和光强分布的控制。
3. 光束整形的应用光束整形技术在许多领域都有广泛的应用，下面将介绍其中几个重要的应用。
3.1 激光加工光束整形器件在激光加工中起着关键的作用，可以实现对激光束的聚焦和整形。
通过精确控制光束的形状和强度分布，可以实现对材料的精细加工，如激光切割、激光打孔和激光焊接等。
3.2 光学通信在光学通信中，光束整形技术可以实现对光束的调制和分配。
通过使用光栅和光纤等器件，可以实现对光信号的复用和解复用，提高光通信系统的传输容量和速度。
3.3 医学应用光束整形技术在医学领域也有广泛的应用，如激光手术和激光疗法等。
通过控制激光光束的形状和强度分布，可以实现对病变组织的精确定位和治疗。
3.4 其他应用光束整形技术还在其他领域有一些特殊的应用，如光刻和光图案生成等。
激光光束的整形技术
es , the lenslet array , the diffractive optical elements , the birefringent lenses , the liquid crystal spatial light modulator and the axicon , are commentated. The
由于微透镜阵列是通过光束的分割和子束的叠加实现 整形的 ,它对入射光束强度分布不敏感 ,因此该方法特别适 合光场强度分布不规则 、相干性差的准分子激光器〔31〕的整 形 。研究人员也提出了一些其它适用于此类激光束整形的 方法 :四面棱镜法〔32〕是利用四面棱镜将入射光束分成四束 光束 ,四束光束在靶面叠加来改善均匀性 ,但该方法获得均 匀光束截面的位置极严格的对应于光楔的角度 。反射镜折 叠光束法〔31〕是入射光束经不同平面镜的多次反射使能量分 布均匀 ,由于对反射角度有一定限制 ,因此该方法的装配和 调试较为困难 。万花筒法〔32〕是利用光波导 ,入射光束在波 导管内多次反射后输出光能重新分布 ,该方法制作 、装调简 易 ,价格低廉 ,但光能损失较大 。 2. 3 衍射光学元件
将高斯光束整形为均匀光束 。此后的十多年间 ,由于设计手 能量守恒原理 ,建立入射光线与 S1 、S2 交点 A、B 之间的映射
段和制作工艺的限制 ,光束整形技术进展缓慢 。直到八十年 关系 ,从而确定折射光线的方向余弦 。依据面 S1 相位函数
代 ,人们具备了实际加工 、制作及分析和检测光束整形器件 的导数等于相应光线的方向余弦 ,建立微分方程 ,求解即可
2 光束整形技术回顾
2. 1 非球面透镜组整形系统 Frieden〔4〕提出的非球面透镜组系统将强度为高斯分布
的激光束整形为均匀光束 。系统由平 —凹非球面镜 L1 和平 —凸非球面镜 L2 组成 ,如图 1a 所示 。入射光束经过 L1 的调 制后在 P2 面得到强度均匀分布的光束 。L2 的作用是保证均 匀光束平行出射 。非球面 S1 和 S2 的设计原理为 :首先根据
光纤发散角方案
光纤发散角方案简介光纤发散角是指在光纤的出射端，光束的发散程度。
对于某些应用中，需要控制光束的发散角度，以达到特定的光束形态。
本文将介绍几种常见的光纤发散角方案，以帮助读者了解光纤发散角的控制方法。
1. 插入波长选择器插入波长选择器是一种常见的控制光纤发散角的方法。
通过选择合适的波长选择器，可以过滤掉特定波长的光线，从而控制光束的发散程度。
较长的波长选择器将会导致更大的发散角，而较短的波长选择器则会降低发散角。
2. 安装聚焦透镜聚焦透镜也是一种常见的控制光纤发散角的方案。
通过选择合适的透镜焦距，可以将光束聚焦到一定范围内，从而控制光束的发散角度。
较小的透镜焦距将会使光束更加集中，从而降低发散角。
3. 使用光纤光束整形器光纤光束整形器是一种能够调整光束形状的设备。
通过调整光束整形器的参数，可以改变光束的横向和纵向分布，从而控制光纤的发散角。
这种方法可以实现对光束形状的精确控制，适用于需要特定光束形状的应用。
4. 控制输入光束的模式光纤的发散角也和输入光束的模式有关。
通过改变输入光束的模式，例如使用高斯光束或者多模光束，可以影响光纤的发散角度。
选择合适的输入光束模式，可以实现更大范围的光纤发散角控制。
5. 使用偏振器光纤的偏振性也会对发散角产生影响。
通过使用合适的偏振器，可以调整光纤的偏振状态，从而控制光束的发散角度。
较高的偏振度将会导致较小的发散角，而较低的偏振度则会增大发散角。
6. 结论光纤发散角的控制对于一些特定应用非常重要。
本文介绍了几种常见的光纤发散角方案，包括插入波长选择器、安装聚焦透镜、使用光纤光束整形器、控制输入光束的模式以及使用偏振器。
读者可以根据具体需求选择合适的方案，以实现对光纤发散角的精确控制。
以上是关于光纤发散角方案的简要介绍，如有任何问题请随时联系我们。
光刻机的结构组成
光刻机的结构组成光刻机是一种用于微电子制造中的关键设备，主要用于半导体芯片的制造过程中，用来将电路图案转移到硅片上。
光刻机的结构组成包括光源系统、光学系统、投影系统、对准系统和机械系统。
光源系统是光刻机的重要组成部分，它提供了所需的光源。
一般来说，光源系统包括激光器、激光光束整形器和光束稳定器。
激光器是产生光源的核心部件，它能够产生高强度、高稳定性的激光光束。
激光光束整形器用于对激光光束进行调整和整形，使其具备适合光刻的特性。
光束稳定器则用于保持光源输出的稳定性，以确保光刻的准确性和一致性。
光学系统是将光源系统产生的光束聚焦到硅片上的部分。
光学系统主要由透镜组成，透镜用于聚焦光束并将其投射到硅片上。
光学系统的性能直接影响到光刻机的分辨率和图案的清晰度。
为了提高分辨率和清晰度，光学系统通常采用多片透镜组合的方式，以实现更精确的光学调节。
投影系统是光刻机的核心部件，它负责将电路图案投射到硅片上。
投影系统通常采用掩膜与硅片之间的投影方式，即通过光学系统将掩膜上的图案投射到硅片上。
投影系统的关键部件是投影镜头，它能够将掩膜上的图案按比例缩小并投射到硅片上。
投影镜头的性能直接影响到光刻机的分辨率和图案的精度。
对准系统是光刻机的另一个重要组成部分，它用于确保掩膜上的图案与硅片上的图案对准。
对准系统通常采用显微镜和影像处理技术，通过对掩膜和硅片上的特定标记进行对准，以实现图案的精确转移。
对准系统的精度直接影响到光刻机的图案对准精度和制造质量。
机械系统是光刻机的支撑和控制系统，它负责支撑和控制光刻机的各个部件。
机械系统包括机床、导轨、驱动系统和控制系统等。
机床是光刻机的主体部分，它提供了光刻机的结构支撑和稳定性。
导轨用于引导和支撑光刻机的移动和定位。
驱动系统负责控制光刻机的运动和定位，以实现图案的精确转移。
控制系统则负责整个光刻机的控制和调节，以确保光刻的准确性和稳定性。
光刻机的结构组成包括光源系统、光学系统、投影系统、对准系统和机械系统。
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光束整形器的分类
光束整形器又称为激光整形器，是衍射光学元件（DOE）中的最常用的透镜。
光束整形器的作用是把激光光束转化为一个能量均匀分布的平顶光斑，光斑形状可以是正方形、圆形或其它形状。
评价光束整形器好坏的标准是光斑能量分布是否均匀、边沿是否锐利、效率是否足够高。
光束整形器（Beam Shaper/Top-Hat）——平顶光斑
1.平顶光束整形器（Top hat）
1）带聚焦镜的光束整形器(Focal Beam Shaper)；2）平顶光束整形元件(Angular Beam Shaper)
2.M-Shape光束整形器，M形光束整形透镜(Beam Shaper_M Shape)，维尔克斯光电技术支
持
3.圆环激光发生器，圆环光束整形器，激光圆环衍射光学元件(Ring generator,
Multi-Circles)
4.螺旋相位板，涡旋透镜，激光轴棱镜，漩涡镜头，涡旋相位板(Diffractive Axicon,
Vortex Lens)
5.激光扩散器（使激光均匀地扩散成一个平面），均匀片，激光匀束元件，匀化光束整形
器(Homogenizers,Diffusers)维尔克斯光电选型支持
光束整形器——激光分束（Beam Splitters）
1.激光分束器（Beam Splitter）
1）一维激光分束镜，一维激光光束分束元件（1D Beam Splitter）
2）二维激光分束器，激光二维分束透镜（2D Beam Splitter）
2.客制化激光光束分束器，随机点阵激光分束镜，定制图形激光分束器（Custom Beam Splitter）
3．激光光栅，衍射光栅（Gratings）
4.激光采样器，激光采样镜，激光分光元件，激光取样器（Beam Samplers）
光束整形器——焦点控制（Beam Foci）
1.激光多焦点透镜，轴向多焦点激光元件，多焦点光束整形器（Multifocal Lenses）维
尔克斯光电支持定制
2.长焦深激光透镜，长焦深激光衍射光学元件（Elongated Focus,Extended Focus）
3.双波长激光透镜，双波长激光聚焦镜，双波长衍射光学元件(DOE)，多波长激光镜（Dual Wavelength Lens）
光束整形器——配件（DOE Accessories）
1.高阶激光阻挡模组(Module for blocking unwanted spots\energy)
2.激光缩放器，激光调谐器(DOE Tuner)
3.激光电介质掩膜(Dielectric(Projection/Imaging)Mask)
4.激光聚焦模组(Focusing Module optimized for Beam Shaper)
Holo/Or聚焦模组和非球面镜、普通聚焦模组的效果比较5．DOE衍射光学元件扩束器(DOE Expander)。