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《中国科学院研究生院(光电技术研究所)》 2014年
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大口径菲涅耳衍射微透镜阵列高功率半导体激光光束匀化

刘志辉  
【摘要】:高功率半导体激光器(Laser Diode Array,简称LDA)因其高电光转换效率、小体积、低成本、质量轻、寿命长、高可靠性等优点而广泛地应用于工业激光加工、医疗、军事、科研等诸多领域。LDA还是一种非常重要的照明光源和泵浦光源,这些应用需求对光束质量都有着比较严格的要求,即:均匀的能量分布、较高的能量利用率、多样的光斑外形以及尺寸。然而,半导体激光的强度分布在快慢轴方向上严重失衡,需要对其整形匀化,使光斑的强度均匀分布,能量利用率高。 微透镜阵列(Micro-lens Array,简称MLA)在光束整形方面的理论、应用已经非常成熟,具有结构紧凑,稳定性好,安装和调试比较方便,可同轴使用及透过率高等优点,其缺点是由于制作工艺水平的限制,微透镜阵列存在过渡区,填充比不高,面型难以控制的问题;而菲涅耳微透镜(Fresnel Micro-lens,简称FML)是一种典型的衍射光学元件,具有体积小、填充比高、特征尺寸小、理论衍射效率高、色散矫正能力好、设计自由度多等优点,同时具备传统折射微透镜的所有功能。综合两者的优势,取长补短,本文提出了采用大口径菲涅耳微透镜阵列对高功率半导体激光光束进行整形匀化的方法。 文章首先介绍了微透镜阵列在光束匀化方面的研究现状以及光束整形的方法,然后基于标量衍射理论,介绍了菲涅耳衍射微透镜的设计理论与方法,并设计了菲涅耳微透镜阵列高功率半导体激光光束匀化系统。基于菲涅耳衍射公式,采用数值模拟的方法对系统进行了模拟仿真,分析了各种因素对焦斑均匀性的影响,最后通过实验验证了该系统的可行性,所获焦斑强度均匀性在快轴方向的均方根为12.34%,能量利用率为96.60%;慢轴方向的均方根为5.42%,能量利用率为95.74%。该系统实现了对光束的整形匀化,并解决了传统折射微透镜阵列难以实现高填充因子、高精度面型的难题。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(光电技术研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN248.4

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 石鹏,李小莉,张贵芬,郭明秀,陆雨田;大功率激光二极管的微片棱镜堆光束整形和光纤耦合输出[J];光学学报;2000年11期
2 勾志勇;王江;张悦;王磊;;同轴单棱镜整形研究[J];光学仪器;2006年02期
3 贾文武;汪岳峰;黄峰;;基于镜像分析的空心导管光束整形原理研究[J];光子学报;2008年09期
4 谢梦;曾晓东;安毓英;;大功率半导体激光器二元光学消像散准直器件设计[J];红外与激光工程;2007年01期
5 周崇喜;杜春雷;谢伟民;杨欢;;微光学元件阵列面阵LD光束整形及光纤耦合[J];红外与激光工程;2009年03期
6 黄峰;贾文武;侯军燕;郭双飞;汪岳峰;董伟;;应用多孔径光束积分原理的LD端面抽运耦合系统[J];红外与激光工程;2010年03期
7 俞建杰;谭立英;马晶;杨玉强;;大功率半导体激光器阵列光束整形新进展[J];激光与光电子学进展;2008年04期
8 牛岗;樊仲维;王培峰;崔建丰;石朝辉;张晶;;利用阶梯镜进行半导体激光器光束整形及光纤耦合[J];激光与红外;2007年06期
9 邓锡铭,梁向春,陈泽尊,余文炎,马仁勇;用透镜列阵实现大焦斑面的均匀照射[J];中国激光;1985年05期
10 郑建洲;于清旭;卢永军;关寿华;;焦斑可调的透镜阵列均匀辐照光学系统[J];中国激光;2007年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐满平,周杰;MATLAB在二元光学元件设计中的应用[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2005年01期
2 颜树华,戴一帆,吕海宝,李圣怡;二元光学器件激光直写技术的研究进展[J];半导体光电;2002年03期
3 林晓春,郭艳艳,向健勇,郑亚娥;圆片表面薄膜应力传感器设计[J];半导体光电;2004年01期
4 赖建军,柯才军,陈四海,易新建;微透镜阵列的制作及其与图像传感器的集成[J];半导体光电;2004年03期
5 纪宪明,沐仁旺,韩良恺;用微光学技术制作位相型聚焦光栅[J];半导体光电;2004年05期
6 吴金辉;李丽娜;王立军;;半导体激光列阵的高功率高亮度光纤耦合技术[J];半导体光电;2005年06期
7 顾媛媛;冯广智;单肖楠;邓鑫李;尹红贺;刘云;王立军;;808nm准连续半导体激光迭阵偏振耦合技术[J];半导体光电;2009年01期
8 单肖楠;顾媛媛;彭航宇;王立军;;双波长高功率半导体激光器波长耦合技术[J];半导体光电;2010年01期
9 庞晓林;尧舜;宋禹;郎超;王智勇;;非球面镜准直大功率半导体激光阵列远场特性[J];半导体光电;2011年01期
10 吴芃;王翠鸾;韩淋;刘媛媛;李伟;冯小明;刘素平;马骁宇;;新型激光二极管列阵光束整形方法[J];半导体技术;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邓履璧;;量子物理光学[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
2 梁旭;徐敏;王军华;李锦江;李旭峰;;折-衍光学镜片的单点金刚石车削与检测[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 张建萍;张新;;泵浦用二极管激光器的光束整形[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
4 张建萍;张新;丛小杰;;用微阶梯镜法整形激光二极管阵列发射光束的光学模拟[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
5 黄雅峥;季凌飞;蒋毅坚;;一种反射型正交双带式积分镜均束装置的设计[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
6 李卫森;;衍射光学元件在激光雷达光学系统中的应用[A];第十七届十三省(市)光学学术年会暨“五省一市光学联合年会”论文集[C];2008年
7 龚勇清;刘智怀;高益庆;罗宁宁;李平贵;;一种二元光学元件阵列微芯模的工艺设计研究[A];第十七届十三省(市)光学学术年会暨“五省一市光学联合年会”论文集[C];2008年
8 杨娟;顾芳;卞保民;陆建;;光强均匀度与标准粒子信号分布关系研究[A];2007年先进激光技术发展与应用研讨会论文集[C];2007年
9 梁玲;张良;;折/衍混合红外光学系统无热设计[A];2007年光电探测与制导技术的发展与应用研讨会论文集[C];2007年
10 李斌;魏明月;张新宇;谢长生;张天序;;硅各向异性腐蚀掩膜版的高效率高精度设计[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(下册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 饶丰;基于个性化眼模型的人工晶体设计及其特性研究[D];南开大学;2010年
2 张梅;基于个性化眼光学结构的人眼色差的研究[D];南开大学;2010年
3 黄小东;ICF激光驱动器前端系统关键技术研究[D];山东大学;2010年
4 牛爽;全景环带凝视成像光学系统的研究与应用[D];浙江大学;2010年
5 郑建洲;高功率激光靶面均匀辐照技术的研究[D];大连理工大学;2011年
6 曹长庆;大功率半导体激光器光束特性及应用的若干问题[D];西安电子科技大学;2010年
7 刘长海;全息模式波前传感技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 周哲海;轴对称偏振光束的生成、特性及应用[D];清华大学;2010年
9 李珂;用于光束整形与超分辨成像的衍射光学元件的设计和实验[D];中国科学技术大学;2011年
10 刘春雨;非球面补偿检测的准确度研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何帅;动态渐变灰阶数字掩模技术制作微透镜的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 饶玉芳;无掩模光刻系统的研究与设计[D];南昌航空大学;2010年
3 黄长辉;金属材料断口三维形貌检测与表征分析[D];南昌航空大学;2010年
4 韩宏颖;体积衍射光学元件的标量衍射数组分析[D];辽宁师范大学;2010年
5 林晓玲;基于PSD的激光坡度指向与测量装置[D];福建师范大学;2010年
6 吴兴华;铒镱共掺光纤放大器的结构优化[D];西安电子科技大学;2011年
7 徐会武;二维阵列半导体激光器输出耦合技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
8 马志博;光学表面微结构抗反射特性与优化设计研究[D];西北大学;2011年
9 万勇;过剩光载流子光栅的微观机制及衍射效率的理论研究[D];电子科技大学;2011年
10 张斐;一种变距计量光栅刻划的分度定位控制系统研究[D];长春理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 牛岗;樊仲维;王培峰;崔建丰;石朝辉;张晶;;大功率半导体激光列阵单光纤耦合技术[J];半导体学报;2007年10期
2 李宾中,陶向阳,吕百达;高功率激光二极管线性阵列光束特性的研究[J];江西师范大学学报(自然科学版);2003年02期
3 郜洪云,傅汝廉,陈德胜,秦华,刘娟,史新刚,巴恩旭;LDA端泵浦固体激光器的耦合系统—空心导管的设计[J];光电子·激光;2005年05期
4 孔媛媛;曾晓东;安毓英;;大功率LD阵列光束整形技术研究[J];光电子·激光;2006年04期
5 薄报学,高鼎三,宋晓伟,王玲,曲轶;大功率半导体激光光束整形技术及其在泵浦方面的应用[J];功能材料与器件学报;2000年03期
6 孙文军;张梅恒;尹燕宗;孟中;;DMD微投影显示的LED光学引擎设计[J];光学技术;2009年05期
7 黄伟,曾晓东,安毓英;Study on the beam shaping of high-power laser diode bars[J];Chinese Optics Letters;2003年08期
8 陈万年,王树森,陈斌,徐艾芬,毛楚生;用于X射线激光实验研究的列阵柱面透镜线聚焦系统[J];光学学报;1991年09期
9 石鹏,李小莉,张贵芬,郭明秀,陆雨田;大功率激光二极管的微片棱镜堆光束整形和光纤耦合输出[J];光学学报;2000年11期
10 林彬,曾晓东,安毓英,冯喆珺;大功率激光二极管与多模光纤耦合效率分析[J];光学学报;2003年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 高全华;大功率半导体激光器光束整形技术研究[D];西安电子科技大学;2005年
2 熊玲玲;半导体激光二极管列阵的光束整形[D];重庆师范大学;2006年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 阎嫦玲;鲁平;刘德明;向思桦;;与光纤阵列耦合的微透镜阵列设计与损耗分析[J];光电子.激光;2006年09期
2 黄鹰;向思桦;陈四海;赖建军;易新建;;微型光扫描器研究[J];红外与毫米波学报;2007年01期
3 田大垒;关荣锋;王杏;赵文卿;;用于LED的微透镜阵列的光学性能研究[J];半导体技术;2008年09期
4 吴非;;浅析折射型微透镜阵列制作方法[J];现代显示;2009年09期
5 胡晓明;吴非;刘刚利;;浅析OLED器件微透镜阵列制作[J];四川建材;2009年05期
6 匡登峰;方志良;杨勇;;原子力显微镜加工红外微透镜阵列的研究[J];光子学报;2007年04期
7 田大垒;关荣锋;王杏;赵文卿;;基于微透镜阵列的LED光学性能[J];发光学报;2009年01期
8 叶嗣荣;周家万;刘小芹;钟强;黄绍春;赵文伯;;玻璃微透镜阵列的制作工艺研究[J];半导体光电;2011年02期
9 周崇喜,乔立杰,邓启凌,吴海鹰,谢伟民;大数值孔径微透镜阵列激光扫描[J];光电工程;2001年02期
10 李同海;胡宝文;焦国华;王丽莉;李育林;;按需滴定法制备掺杂型聚合物微透镜阵列[J];光电工程;2006年09期
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1 张祖存;窦文斌;;毫米波焦面阵成像新型二元衍射微透镜阵列研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2011年
2 戴阳;樊伟;程学武;李发泉;;干涉衍射对哈特曼-夏克传感器性能影响研究[A];第十八届十三省市光学学术会议论文集[C];2010年
3 赵恒;陈烽;刘贺炜;杨青;;大面阵微透镜阵列器件的飞秒激光三维微纳加工技术[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
4 杨勇;谢良星;张慧敏;魏海星;;用于集成成像的消色差Fresnel微透镜阵列的研究[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(下册)[C];2009年
5 崔崧;阮驰;高应俊;;一种新型投影光刻系统的光学特性研究[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议(OFCIO’2001)论文集[C];2001年
6 余辉;蔡华;徐莹;刘清君;王平;;基于多种敏感膜的多参数细胞微生理计研究[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年
7 王跃川;冯宗材;赵凌;陈波;杜春蕾;;微光学用超支化聚酯光致抗蚀剂[A];第五届中国辐射固化年会论文集[C];2001年
8 陈四海;向思桦;董珊;马冬新;赖建军;易新建;;用于高分辨率成像系统的微型灵巧扫描器研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第三届学术会议论文集[C];2006年
9 余洁;严清峰;沈光球;王晓青;沈德忠;;利用纳米球光刻制备大面积有序的纳米孔阵列[A];中国化学会第28届学术年会第12分会场摘要集[C];2012年
10 万灵书;柯蓓蓓;陈鹏程;李隽巍;徐志康;;有序多孔膜的结构调控与定点功能化[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 胡春民;飞利浦“创享人性科技”主题生活秀上海亮相[N];中国电子报;2008年
2 樊哲高;“换档提速”欧姆龙[N];中国电子报;2004年
3 本报记者 刘洪宇;复眼看世界[N];辽宁日报;2011年
4 赵文;液晶背光:欧姆龙扩展新领地[N];中国电子报;2004年
5 ;Sony VPL-CX6投影机[N];中国电脑教育报;2004年
6 柯 伦;平民的超轻薄投影机[N];计算机世界;2004年
7 卢家兴;中科院频传科研捷报[N];大众科技报;2004年
8 王平;创新科技填补国内空白 技术应用引领先进时代[N];大众科技报;2009年
9 ;LCD与DLP投影机的差别[N];中国电脑教育报;2001年
10 记者 卞晨光;海星全身感光启示光子计算机研究[N];科技日报;2001年
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1 朱咸昌;微透镜阵列焦距及其一致性检测技术研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2013年
2 蒋小平;仿复眼六角形孔径掩埋式变折型曲面微透镜阵列研究[D];苏州大学;2011年
3 周一帆;微Schwarzschild物镜的设计与MEMS制作研究[D];华中科技大学;2013年
4 王贞福;微透镜集成大功率垂直腔面发射激光器[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
5 李娜娜;重叠型复眼光学系统的研究[D];长春理工大学;2010年
6 柯才军;微透镜阵列的设计、制作及与CCD的集成技术[D];华中科技大学;2005年
7 徐晶;基于微透镜阵列的集成成像和光场成像研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 胡凯;MEMS微结构几何特征提取与评定的方法[D];华中科技大学;2011年
9 楼益民;基于激光直写技术的微光学器件的研究[D];苏州大学;2011年
10 李世保;微结构聚合物漫反射材料的设计及成型基础研究[D];北京化工大学;2013年
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1 童伟;新型可调微透镜的研究[D];电子科技大学;2013年
2 张凯华;基于移动掩模技术的微透镜阵列的制作及其面形控制[D];长春理工大学;2012年
3 魏玉平;基于电场诱导聚合物流变成形微透镜阵列制造技术研究[D];青岛理工大学;2013年
4 于双双;微透镜阵列光学耦合扩束技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 付裕芳;实时动态数字光刻技术制作微透镜阵列的研究[D];南昌航空大学;2011年
6 刘丽红;基于非成像光学的微透镜阵列激光整形器件优化设计[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2013年
7 祝晨;电控液晶微透镜的设计与制作[D];华中科技大学;2011年
8 师红燕;方形孔径平面微透镜阵列的光学特性研究及电场辅助制备技术初探[D];西南大学;2014年
9 李向红;新型仿生复眼制备及测试研究[D];中北大学;2013年
10 余金清;基于微透镜阵列的计算成像研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2014年
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