基于柱面微透镜阵列的激光匀化系统设计及实验研究

发布时间：2024-04-16 01:49

　　为了获得平顶分布的长度连续可调的线光斑,设计了一种基于柱面微透镜阵列的光束整形系统,该系统采用两个相同的柱面微透镜阵列串联在一起,通过傅里叶透镜的聚焦作用在像平面上形成均匀的线光斑。基于矩阵光学理论,建立了成像光线矩阵,分析了影响光斑长度相关因素;基于傅里叶光学,进一步建立了光场数学模型,通过数值分析方法,模拟了光强分布特性。搭建了实验系统,获得了平顶分布的均匀线光斑,光斑长度在2～34 mm范围内连续可调,这种长度连续可调的线光斑在激光应用领域具有重要的应用价值,可以更好地满足实际生产需求。

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【部分图文】：

图2目标平面处光强分布

通过设置相应的参数进行数值模拟,仿真分析了成像光斑的光强分布,如图2所示,从图中可以看出,平面入射光束经成像型微透镜阵列系统后,形成了平顶分布的矩形光斑,光斑表面呈现明暗相间的强度分布,这种现象主要是由于光束经微透镜阵列多个子透镜的分束后,在傅里叶透镜后焦面产生了多光束干涉的原因....

图1成像型微透镜阵列光束匀化系统

成像型微透镜阵列光束匀化系统如图1所示,准直高斯光束经过微透镜阵列LA1后被分割为多个微小的子光束,各子光束经第二列微透镜阵列LA2与球面傅里叶透镜FL所组成的物镜系统后分别成像在球面透镜的后焦面FP上,并在同一区域中叠加,实现了光斑能量的均匀化,使光场近似平顶分布。系统中两片微....

图3不同子透镜孔径时光强分布

保持微透镜阵列的子透镜焦距f一定,改变子透镜孔径p的大小,图3为目标平面处光场分布与微透镜阵列子透镜孔径p的关系,可以看出,成像光斑长度随着子透镜孔径的增大而增大,光斑均匀度也随之提高。分析原因,这是由于当子透镜孔径增大时,单透镜的菲涅尔衍射效应减弱,同时子光束的干涉作用也随之减....

图4不同子透镜焦距时光强分布

保持微透镜阵列的子透镜孔径p一定,改变子透镜焦距f的大小,图4为目标平面处光场分布与微透镜阵列子透镜焦距f的关系,可以看出成像光斑长度随着子透镜焦距的增大而减小,而光斑均匀度没有变化。这主要是由于焦距改变时,对光场的衍射效应及干涉效应不会造成影响,因此,光斑均匀性不会发生改变。3....

本文编号：3956264