利用CCD測量微小角度的激光遠場發(fā)散角.pdf

1、激光束遠場發(fā)散角是評價激光質量的一個重要參數,不但能反映遠距離傳輸時的激光發(fā)散特性,而且能準確評估出相關的激光儀器的品質及激光的傳輸質量?，F(xiàn)實中,迫切需要小角度的激光遠場發(fā)散角,所以能準確測量出微小角度的激光遠場發(fā)散角顯得非常重要。論文通過對高斯光束的傳輸和變換的系統(tǒng)分析,根據He-Ne激光器和半導體激光器出射激光束的特點,設計出了對He-Ne激光束和半導體激光束的兩套準直整形系統(tǒng)。結合BeamProfiler圖像分析軟件系統(tǒng),利用CC

2、D標定的方法,通過測量光斑大小來計算激光束的遠場發(fā)散角。其各章的主要內容如下:第一章展望了激光束的準直方法及現(xiàn)狀,激光束遠場發(fā)散角的測量方法,以及測量激光遠場發(fā)散角的意義。第二章介紹了激光束的基本性質,遠場區(qū)和近場區(qū)的劃定,高斯光束的光斑半徑和遠場發(fā)散角的定義,利用復參數q和ABCD定律分析高斯光束的傳輸和變換,尤其對失調情況下的望遠鏡系統(tǒng)做了較詳細的分析。第三章是根據高斯光束的透鏡變換特點,利用CCD準確測量出凹面鏡后焦面上的光斑大小

3、來計算出入射激光遠場發(fā)散角的,并且簡單對CCD和BeamProfiler圖像分析軟件系統(tǒng)進行了說明。第四章首先利用遠場光斑測量法,對He-Ne激光器出射激光束進行遠場測量。接著,根據高斯光束通過望遠鏡系統(tǒng)的變換,通過理論的客觀估算,利用兩個望遠鏡實現(xiàn)He-Ne激光束的準直,搭建實驗平臺,調整實驗儀器,得到了較理想的實驗圖形和實驗數據,即經準直的He-Ne激光束水平方向的遠場發(fā)散角為75.78μrad,垂直方向為76.53μrad。第五章

4、首先對GaAlAsSDL-5400型半導體激光器出射激光束的特點進行了分析,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,必須對半導體激光束進行消像散準直整形。根據復參數q和ABCD定律,理論上推導出使用兩相互垂直的柱面透鏡和棱鏡對,能實現(xiàn)半導體激光束的消像散準直整形。然后,設計出了準直整形器件,由于處于調試階段,使得最終準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