强激光与粒子束
2022, 34(3): 031004
1 军械工程学院电子与光学工程系，河北 石家庄 050003
2 装备学院航天指挥系，北京 101416
3 中国科学院重庆绿色智能技术研究院集成光电技术研究中心，重庆 400714
半导体激光器由于自身波导结构的不对称性导致光强分布不均匀而限制了其在工业加工上的应用，为了对半导体激光光束进行整形以获得均匀光斑，设计了一种基于微透镜阵列的半导体激光器堆栈匀化系统。分析了微透镜阵列对半导体激光匀化的原理，通过微透镜边缘衍射对匀化光斑的影响确定了微透镜孔径范围。采用6bar条半导体激光器堆栈对微透镜阵列光束匀化系统进行了仿真和实验验证，实现了均匀性为92.59%的光斑，能量传输效率为91.19%。该匀化系统在半导体激光焊接、熔覆以及硬化等表面处理中具有很强的实用性。
激光光学 半导体激光器堆栈 微透镜阵列 光束匀化 光斑均匀性 光学学报
2015, 35(s1): s114005
1 军械工程学院电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
2 装备学院航天指挥系, 北京 101416
3 中国科学院重庆绿色智能技术研究院集成光电技术研究中心, 重庆 400714
半导体激光器由于自身波导结构的不对称性导致光强分布不均匀而限制了其应用，为了对半导体激光光束进行整形以获得均匀光斑，设计了一种基于微透镜阵列的半导体激光器堆栈匀化系统。分析了微透镜阵列对半导体激光的匀化原理和光束匀化过程，通过分析微透镜边缘衍射对匀化光斑影响确定了微透镜孔径范围，采用近轴矩阵光学推导了目标光斑发散角。结合实例对微透镜阵列光束匀化系统进行了仿真和实验验证，实现了均匀性为91.89%的均匀光斑。
激光光学 半导体激光器堆栈 微透镜阵列 光束匀化 光斑均匀性
1 军械工程学院 电子与光学工程系, 石家庄 050003
2 中国科学院 重庆绿色智能技术研究院, 微纳制造与系统集成中心, 重庆 401122
3 中国科学院 重庆绿色智能技术研究院, 微纳制造与系统集成中心, 重庆 40112
4 中国华阴兵器试验中心, 陕西 华阴 714200
为实现高功率激光二极管堆栈光束的匀化与整形，提出基于双柱透镜慢轴准直的匀化系统。利用双柱透镜实现对高填充因子激光二极管慢轴方向光束发散角度的压缩，降低成像型多孔径光束积分器中微透镜的数值孔径，减小匀化系统体积。通过三个限定条件确定了双柱透镜参数取值范围，并通过像差分析对双柱透镜进行了优化，实现慢轴方向光束剩余发散角度1.74°。结合成像型多孔径光束积分器，设计了激光二极管堆栈的匀化系统，并进行了实验测试。实验结果表明，在中心光斑尺寸约为6 mm×6 mm范围内，光斑不均匀性为8.11%。
光束整形 激光二极管堆栈 慢轴准直 柱透镜 光斑均匀性 beam shaping laser diode stack slow axis collimation cylindrical lens spot homogeneity 强激光与粒子束
2013, 25(11): 2816
1 军械工程学院 电子与光学工程系， 河北 石家庄 050003
2 重庆绿色智能技术研究院微纳制造与系统集成中心， 重庆 401122
为了进一步提高半导体激光器整形系统的能量传输效率，提出了基于双曲面基底微透镜阵列的半导体激光器堆栈光束整形系统。双曲面基底微透镜阵列可以同时实现光束的准直与分束双重功能，减少了系统中光学表面的使用量。运用远心光路设计了半导体激光器光束慢轴准直透镜以满足微透镜小视场的要求。通过ZEMAX软件进行仿真，验证了双曲面基底微透镜阵列半导体激光器整形系统的可行性，并获得了30 mm×15 mm的、不均匀性小于7%的光斑，系统能量传输效率达到96%。
光学设计 微透镜阵列 高斯光束 光斑均匀性 功率密度
