利用计算全息（CGH）的激光光束质量检测方法研究

发布时间：2017-09-13 04:20

  本文关键词：利用计算全息（CGH）的激光光束质量检测方法研究

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【摘要】：光束质量是表征激光器的一项重要参数指标。其优劣程度直接影响光学系统性能。有效的测量技术是质量提升的基本保障,因此,针对激光光束质量测量的研究已日趋成为热门话题。能否实现高精度、实时测量是该领域研究的一大难点。论文首先研究了评价激光光束质量的各类参数指标及其测量方法。为了实现光束质量的高精度、实时测量目的,本论文选择基于计算全息的模式分解技术作为研究对象,探索该技术在实时获取激光模式信息及光束质量方面的应用。论文从激光模式理论出发,以厄米-高斯光束为例,研究了能够实现激光模式分解的计算全息元件复振幅透过率求解方法。并进一步研究了将复振幅调制转变为纯相位调制的编码算法。并结合透过率函数构造形式及测试光路远场匹配光强分布特性研究了各模式权重问的关联,以及光束质量因子求解方法。本文分别通过远场衍射数值仿真及物理光学软件(Virtuallab)虚拟仿真验证了测量方法的理论可行性。并在实验环节,利用纯相位型空间光调制器生成所需计算全息作为模式匹配器,构建了实验验证光路系统。利用实验系统,对He-Ne稳频激光器进行了光束质量测量,并将测量结果与传统测量方法进行了比对。比对结果体现了该方法具有高精度及实时性。
【关键词】：激光 光束质量 计算全息 空间光调制器 模式分解
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN247
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-19
• 1.1 研究背景7-9
• 1.2 选题意义9-10
• 1.3 国内外研究现状10-17
• 1.3.1 国外研究现状10-14
• 1.3.2 国内研究现状14-17
• 1.4 本论文主要研究内容17-19
• 2 激光光束质量评价方法及模式分解理论分析19-31
• 2.1 高斯光束19-20
• 2.2 高斯光束的基本性质20-22
• 2.2.1 传输特性20
• 2.2.2 光强分布20-21
• 2.2.3 相位分布21
• 2.2.4 光束束宽21-22
• 2.3 评价光束质量的不同参数22-25
• 2.4 测量M~2因子的方法25-29
• 2.4.1 两点法25
• 2.4.2 双曲线拟合法25-26
• 2.4.3 模式分解法26-29
• 2.5 本章小结29-31
• 3 基于空间光调制器的计算全息技术31-37
• 3.1 空间光调制器的原理31-33
• 3.2 相位型全息图的生成33-36
• 3.2.1 计算全息编码的方法33-34
• 3.2.2 制作相位型全息图34-36
• 3.3 本章小结36-37
• 4 数值计算及软件仿真37-47
• 4.1 数值计算37-41
• 4.2 Virtullab软件仿真41-46
• 4.2.1 仿真光路41-42
• 4.2.2 仿真结果42-46
• 4.3 本章小结46-47
• 5 实验部分47-57
• 5.1 实验光路47-50
• 5.1.1 实验器材47-49
• 5.1.2 实验光路49-50
• 5.2 实验步骤50-51
• 5.3 实验数据及分析处理51-54
• 5.4 对比实验54-55
• 5.5 误差分析55-56
• 5.6 本章小结56-57
• 总结与展望57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-63
• 附录 163-64
• 附录 264

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本文编号：841484