针对开放光路TDLAS(可调谐半导体激光吸收光谱技术)气体检测系统中, 由于角反射器在生产及使用过程中表面光洁度下降及大气传输扰动造成回波信号入射方向与接收透镜光轴非严格平行, 从而导致系统探测灵敏度下降的问题, 分析回波信号与菲涅尔透镜光轴夹角不同时的汇聚点偏移量, 设计了由圆锥体反射器和抛物面反射器组成的二次光学元件, 并运用TracePro光学软件对其参数进行优化。在回波光线-6°~6°入射角偏差范围条件下对优化设计的光学接收组件进行聚光特性模拟。模拟结果表明: 优化设计的光学接收组件接收角为4.9°, 光学效率为78.24%, 与单独菲涅尔透镜及菲涅尔透镜-复合抛物面聚光器(CPC)光学接收组件相比聚光性能明显提高, 适用于实际检测过程。

Based on the mass fraction of 65% deuterated DKDP crystals, the fourth harmonic conversion of 1053 nm laser is realized under the condition of noncritical phase matching (NCPM). The experimentally measured crystal temperature is 29.4 ℃ and the acceptance angle width of the crystals under the NCPM condition is around 55 mrad. Effects of the deuterated amount and the temperature of the DKDP crystals in the process of NCPM on the fourth harmonic conversion are theoretically analyzed. The relationship between the deuterated amount and temperature and the changing of the fourth harmonic conversion efficiency versus the double frequency light intensity are numerically simulated. These results provide a theoretical basis for the application of fourth harmonic laser in the high power laser system.

利用质量分数为65%的掺氘DKDP晶体实现了1053 nm激光在非临界相位匹配(NCPM)条件下的四次谐波转换，实验测得NCPM条件下晶体温度为29.4 ℃、晶体接收角宽约为55 mrad。理论分析了NCPM过程中DKDP晶体掺氘量和温度对四次谐波转换的影响，数值模拟了四次谐波转换过程中晶体掺氘量和温度的关系以及四倍频转换效率随倍频光强的变化，这些结果为四倍频光在高功率激光系统中的应用提供了理论依据。

针对复合式抛物面聚光器(CPC)无法在TracePro软件中直接建模的不足，结合TracePro软件特点，对CPC关键参数进行了分析，通过数学模型对参数之间的几何关系进行了推导，得出了计算公式，实现了CPC在TracePro中的建模。将CPC设计成反光杯应用于LED灯具中，可方便地进行光学模拟和分析，进而有效地缩短产品开发周期和开发成本。为CPC设计提供了数学依据，通过建模验证了该方法的可行性，有效提高了设计效率。结果表明，用通过该方法设计出的CPC做成的LED反光杯，可以极大地提高灯具的发光效率。为其在照明领域的发展应用提供了更好的使用价值和前景。