中国航空工业集团公司 洛阳电光设备研究所 光电控制技术重点实验室, 洛阳 471000
为了获得结构紧凑、光束质量高、光轴稳定性好的机载激光辐射器, 采用LD端面抽运构型与正交直角棱镜腔技术对该型激光器进行研究, 基于琼斯矩阵理论分析了特殊波片实现调Q关门的原理, 通过带曲率设计的直角棱镜腔镜,将腔型控制在大基模尺寸, 并实验对比了正交偏振关门与特殊波片关门两种方式。结果表明, 在正交偏振关门状态下, 20 Hz的工作重频时获得了单脉冲能量72.2 mJ、光束质量Mx2=8和My2=6的激光输出;基于K9玻璃的直角棱镜材料, 利用0.648λ波片进行调Q关门, 在20 Hz的工作重频下, 获得了单脉冲能量80 mJ、光束质量Mx2=5.7和My2=4.8的高光束质量输出, 其中激光器在x与y方向上的发散角分别为1.65 mrad和1.35 mrad。这一结果对高性能小型化激光器的研发是有帮助的。
激光器 光束质量 端面抽运 直角棱镜腔 电光调Q lasers beam quality end-pumped Porro prism cavity electro-optical Q-switched
华北光电研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
采用双直角棱镜(DRP)腔，利用直角棱镜(RP)的自对准特性，使激光器系统对冲击、振动及温度波动保持不灵敏性。当激光器重复频率为20 Hz时，输出能量为60 mJ，脉冲宽度为11 ns，经过10倍扩束后发散角为0.11 mrad，30 s内光轴漂移量小于5 μrad。DRP腔能够有效改善激光器光轴的稳定度。采用偏振耦合输出时，波片参数和RP材料决定耦合输出率。根据理论研究及光机电一体化设计，成功研制出高光轴稳定度激光器。该研究对DRP激光谐振腔的参数设计和高光轴稳定度激光器的工程化应用具有一定指导意义。
激光器 光轴稳定度 偏振耦合 直角棱镜 激光与光电子学进展
2016, 53(9): 091401
1 西安交通大学机械工程学院, 陕西 西安 710049
2 陕西恒通智能机器有限公司, 陕西 西安 710049
光波经过光学位移反射器后，由于全反射的存在，入射光的s偏振分量和p 偏振分量在相位上将产生一个额外的常量差值，这将导致出射光相对于入射光的偏振状态发生变化。通过分析高反膜的反射机理及其结构特征，同时结合直角棱镜的几何结构，提出了基于高反膜膜系结构的直角棱镜保偏膜设计方法，该方法通过将设计膜系镀制到直角棱镜的两直角面上，使光束经过直角棱镜平行反射后，偏振状态保持不变。同时，对该方法进行了可行性研究和误差分析。结果表明，该方法结合目前成熟的高反膜制作工艺，理论可行，易于实现商业化应用；对于光波的小角度入射误差而言，方案所述镀膜直角棱镜的保偏特性表现出良好的稳定性。
光学设计 保偏膜 干涉 高反膜 直角棱镜
1 郑州轻工业学院技术与物理系, 河南 郑州 450002
2 北京交通大学理学院, 北京 100044
提出了一种以单个直角棱镜为敏感元件的三维小角度同时测量方法。准直光束垂直入射到镀有分束膜的直角棱镜的斜边面，其反射光束产生2倍于俯仰和偏摆角的偏向，由四象限探测器QD1接收，可实现俯仰和偏摆角测量；透射光束经直角棱镜反向折回，其方向也发生2倍于俯仰角的偏向，同时产生包含滚转角信息的平移，此光束由另一四象限探测器QD2接收，利用两个四象限探测器差分测量可实现滚转角测量，并避免了误差串扰，同时增强了抗干扰能力。通过理论分析及实验验证了方法的可行性，在设定参数下，偏摆、俯仰角和滚转角测角分辨率可分别达到约0.1″和0.3″，测角精度约为1″和2″。
测量 三维角度 激光准直 直角棱镜 中国激光
2013, 40(s1): s108002
北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室， 北京 100044
提出了一种基于直角棱镜的同时测量三维转角的新方法。测量光束垂直入射到直角棱镜的斜边面，其反射光束产生2倍于偏摆及俯仰角的偏向，以聚焦透镜及位置敏感探测器(PSD)组成接收测量单元实现偏摆及俯仰角的测量，避免了直线度误差带来的影响；透射光束再经直角棱镜反向折回，其在纵向产生包含滚转角信息的位移，由两个四象限探测器(QD)差分测量，避免了二维直线度误差的串扰，实现了误差分离，同时增强了抗干扰能力。通过理论建模及仿真，进行了误差分析，论证了方案的可行性，在设定参数下，测角分辨率可达0.2″。
测量 三维转角 激光准直 直角棱镜
华中科技大学光电子科学与工程研究院, 湖北 武汉 430074
采用几何光学的方法分析了离轴棱镜对在不同离轴偏移量的情况下光线的传输特性。通过光线追踪技术建立了离轴棱镜对内光线传输的数值模型, 得到离轴偏移量d与棱镜斜边L的数值关系。讨论了3种情况下棱镜对间光线传输次数、传输方向和分布特性。结果表明, 当d=L/2n(n=1,2,3…)时, 光线在棱镜对内等间距的传输便于增益的均匀提取, 更有利于光线在板条状增益介质中的多程传输与放大。
几何光学 直角棱镜 多程传输 离轴棱镜对 板条激光器
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学实验室, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
提出一种基于正切关系和相位调制技术的动态小角度测量方法。使用双棱镜组成干涉测量臂引导两束平行光至分束棱镜处干涉,通过提取携带被测信息的干涉信号的相位实现动态的小角度测量。由于采用位置探测器(PSD)对测量臂中两平行光束的间距进行测量,简化了测量方程,消除了装置中双棱镜必须对称放置的要求。通过正弦地改变半导体激光器的注入电流在时域内实现对干涉信号的相位调制,形成准外差干涉测量模式,提高了光程差的测量精度。实验验证了该方法的可行性,并讨论了影响小角度测量精度的误差因素。研究结果表明,基于该方法的动态小角度的重复测量精度可达到10-8 rad数量级。
测量 干涉 直角棱镜 相位调制
清华大学 精密仪器与机械学系 光子与电子技术研究中心 摩擦学国家重点实验室，北京 100084
随着半导体激光器应用的日益广泛，半导体激光的光束质量在二维方向极不均衡的特点限制了它的应用范围。采用一种等腰直角棱镜组的整形方法，可实现二维方向的光束质量均匀化。实验中整形后快慢轴的光束质量比较接近，整形效率达到90%。经过整形的半导体激光器可以作为高功率固体激光器和光纤激光器的抽运源使用。
激光器 光束整形 光束质量 等腰直角棱镜组 半导体激光器条 lasers beam-shaping beam-quality isosceles right-angle prism group laser diode bar
1 海军潜艇学院,导弹系,山东,青岛,266071
2 海军92474部队,海南,三亚,572018
本文对等腰直角棱镜的工作特性进行了简要分析,利用矢量形式的光的折射和反射定律建立了等腰直角棱镜的反射方程,并据此对其在瞄准中的应用进行了分析,得到了瞄准时基准光仰角对入射光和反射光的夹角及棱镜有效面积的影响规律.
等腰直角棱镜 反射方程 瞄准 isosceles right-angle prism reflection equation aiming
