【摘要】：在激光加工、光刻、激光醫(yī)療等領(lǐng)域中,需要得到光強(qiáng)均勻分布的光斑。為了滿(mǎn)足各個(gè)領(lǐng)域?qū)馐|(zhì)量的要求,需要將光強(qiáng)呈高斯分布的激光光斑整形成平頂分布,光束勻化技術(shù)由此而來(lái)。目前光束均勻化方法已有很多種,其中微透鏡陣列已廣泛應(yīng)用在光束勻化領(lǐng)域,具有勻束效果好,適應(yīng)性強(qiáng),能量利用率高等優(yōu)點(diǎn),其缺點(diǎn)主要有三方面:1)由于微透鏡陣列的周期性排布和激光的相干性,勻化光斑會(huì)受多光束干涉的影響而產(chǎn)生干涉條紋,降低光斑的均勻性。2)微透鏡陣列存在死區(qū),填充因子不高。3)由于加工工藝水平的限制,微透鏡陣列并不能做到小型化。為了能縮小微透鏡陣列的體積,增加它的填充因子。本文使用菲涅耳多臺(tái)階波帶片作為陣列中的微透鏡。菲涅耳波帶片具有體積小,填充因子高,設(shè)計(jì)自由度多等優(yōu)勢(shì)。為降低多光束干涉帶來(lái)的影響,將一種隨機(jī)位相分布引入透鏡陣列,對(duì)陣列中每一個(gè)菲涅耳微透鏡施加0或π的二值化位相變化,打亂陣列位相的周期性排布,減少微透鏡后多光束在勻化面干涉帶來(lái)的影響。通過(guò)數(shù)值計(jì)算對(duì)激光束的勻化過(guò)程進(jìn)行了模擬,設(shè)計(jì)的菲涅耳透鏡口徑為0.5 mm,焦距為6mm,陣列數(shù)目為20×20,光斑整體均勻度達(dá)到90%,光束能量利用率達(dá)到96%。利用設(shè)計(jì)和制備的隨機(jī)位相型菲涅耳透鏡陣列對(duì)1064 nm波長(zhǎng)的激光光束進(jìn)行勻化,均勻度為83%,光束能量利用率為89%。研究結(jié)果表明,通過(guò)引入隨機(jī)位相可有效減少干涉帶來(lái)的影響,提高微透鏡陣列對(duì)單模高斯光束的勻束效果。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN24
【圖文】：

b)圖 1.1 非球面透鏡組勻束器a) 開(kāi)普勒型 b) 伽利略型天津理工大學(xué)的史光遠(yuǎn)等人[6]設(shè)計(jì)了一種非球面柱面鏡傳統(tǒng)的軸對(duì)稱(chēng)非球面透鏡組只能對(duì)光強(qiáng)分布進(jìn)行整形而問(wèn)題。經(jīng)過(guò)仿真后，得出了均勻度高于 95%，能量利用率光學(xué)元件元件是一種衍射型勻束系統(tǒng)，它的原理主要是基于光的體積小、質(zhì)量輕、高衍射效率、更多的設(shè)計(jì)自由度、消像光學(xué)微系統(tǒng)的應(yīng)用[29]。在激光勻束的應(yīng)用中通過(guò)設(shè)計(jì)基底實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光束波前的改變，進(jìn)而得到光強(qiáng)分布均勻的光束器一樣，該器件需嚴(yán)格遵從入射激光的強(qiáng)度分布進(jìn)行設(shè)計(jì)光束模型還是不同的，因此會(huì)帶來(lái)誤差，而且二元光學(xué)當(dāng)大的，這也是它的一個(gè)弊端。大連理工大學(xué)的林勇等人[15]提出一種模糊控制迭代算法

如圖 1.2 所示，其勻束機(jī)理是：輸入光束經(jīng)過(guò)偏振片 A 后到達(dá)液電場(chǎng)的作用下形態(tài)會(huì)因旋光偏振效應(yīng)而發(fā)生扭曲，折射率與透射實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入光束光場(chǎng)的振幅和相位的調(diào)制。外加電場(chǎng)可以通過(guò)現(xiàn)對(duì)光束的實(shí)時(shí)調(diào)控，具有可控性高的優(yōu)勢(shì)，但是其調(diào)控效果會(huì)寸以及間隙的影響[30]。

【參考文獻(xiàn)】

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3 劉志輝;楊歡;石振東;李國(guó)俊;方亮;周崇喜;;衍射微透鏡陣列用于面陣半導(dǎo)體激光光束勻化[J];中國(guó)激光;2014年01期

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本文編號(hào)：2725395