基于空间光调制器的半导体激光光束准直整形及应用研究

发布时间：2021-08-12 05:43

　　半导体激光器以其体积小、功率大、波长可调谐、易于调制等优点被广泛应用于大距离、高精度的干涉测量领域中。但是半导体激光器的出射光束具有发散角大、光强分布不均匀、存在本征像散等缺陷,不能直接用于干涉测量。由于基模高斯光束的准直性好、光斑形状对称、相位分布在瑞利距离内接近平面波,是一种较为理想的干涉光源模型,本论文基于空间光调制器,提出了一种依据复振幅调制原理的半导体激光光束整形方法,将半导体激光光束整形为无像散的基模高斯光束,以满足大距离干涉测量领域的应用要求。论文介绍了半导体激光光束的整形方法以及基于空间光调制器的光束整形算法的国内外研究现状,设计了基于空间光调制器的半导体激光光束整形方案,提出了基于复振幅调制的半导体激光光束整形准直方法,利用复振幅调制算法设计光束整形全息图,将半导体激光光束整形为基模高斯光束,再根据半导体激光器的光场分布模型设计消像散全息图,补偿光束中存在的像散,最终将半导体激光光束整形为无像散的基模高斯光束。为了评估整形后光束的质量,使用双曲线拟合法测量整形后光束的M²因子,并根据测得的M²因子评价整形后光束与基模高斯光束... 

【文章来源】：浙江理工大学浙江省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 半导体激光光束整形方法国内外研究现状
        1.2.1 几何光学方法
        1.2.2 衍射光学方法
    1.3 基于空间光调制器的光束整形算法国内外研究现状
        1.3.1 迭代算法
        1.3.2 非迭代算法
    1.4 论文研究内容与结构安排
第二章 基于空间光调制器的半导体激光光束整形与消像散
    2.1 液晶空间光调制器的工作原理
    2.2 基于空间光调制器的半导体激光光束整形原理
        2.2.1 基模高斯光束的模型与基本特性
        2.2.2 光束复振幅调制算法原理
    2.3 基于空间光调制器的半导体激光光束消像散原理
        2.3.1 半导体激光器的光场模型
        2.3.2 光束消像散算法原理
    2.4 本章小结
第三章 光束质量分析与测量方法
    3.1 光束质量评价参数
        3.1.1 远场发散角
        3.1.2 聚焦光斑尺寸
        3.1.3 M2因子
    3.2 光束质量评价参数的测量方法
        3.2.1 变换矩阵ABCD定律
        3.2.2 高斯光束的复参数表示
        3.2.3 高斯光束通过薄透镜的变换
        3.2.4 束宽的测量
        3.2.5 M2因子测量原理
    3.3 本章小结
第四章 光束整形系统设计与仿真
    4.1 系统硬件设计
    4.2 系统软件设计
        4.2.1 光束整形模块软件设计
        4.2.2 光束质量分析模块软件设计
    4.3 光束整形仿真
        4.3.1 整形算法仿真
        4.3.2 线性相位空间频率
    4.4 光束质量分析仿真
        4.4.1 束宽测量的仿真
        4.4.2 M2因子测量的仿真
    4.5 本章小结
第五章 光束整形实验结果与分析
    5.1 光束整形实验装置
    5.2 光束整形前后对比实验
    5.3 光束质量分析实验结果
    5.4 本章小结
第六章 光束整形系统在大距离干涉测量中的应用
    6.1 半导体激光光束大距离传输存在的问题
    6.2 大距离干涉测量系统设计
    6.3 位移测量实验与结果分析
        6.3.1 位移测量实验装置
        6.3.2 位移测量实验结果分析
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 主要创新点
    7.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3337705