伴隨科技的迅速發(fā)展,許多領(lǐng)域的研究有了突破性進(jìn)展。激光器自從1960年代出現(xiàn)以來也已逐漸從軍用領(lǐng)域進(jìn)入民用領(lǐng)域。從只能在液氮?jiǎng)?chuàng)造的極低溫狀態(tài)下發(fā)射脈沖,到液相外延及氣相外延的異質(zhì)結(jié)介入使得激光能在室溫下穩(wěn)定發(fā)出;又從單異質(zhì)結(jié)到閾值電流密度更低、更高效限制輻射復(fù)合的雙異質(zhì)結(jié);再從半導(dǎo)體到如今的光纖、量子激光器,隨著微電子領(lǐng)域,光電領(lǐng)域的技術(shù)革新,激光已在日常生活應(yīng)用中延拓。為了更有效地利用激光,對(duì)激光進(jìn)行勻化成為了一項(xiàng)重要課題。光束勻化的概念已提出半個(gè)多世紀(jì),其屬于非成像設(shè)計(jì),也是一種典型的逆向設(shè)計(jì)。在前人的努力下,無論是單一光場還是復(fù)雜光場下的高斯光束數(shù)理模型已取得了長足的發(fā)展,但隨著醫(yī)療、制造、航天領(lǐng)域的不斷進(jìn)步,各領(lǐng)域?qū)τ诩す獾母黜?xiàng)使用性能和精度要求不斷提升,在光能效率、加工手段、應(yīng)用范圍等方面依然存在諸多技術(shù)難題。本文在兼顧勻化效率和制造工藝的情況下,選擇非球面透鏡組深入進(jìn)行激光勻化技術(shù)研究。傳統(tǒng)的非球面透鏡在需要大量算力的前提下可以基本滿足小功率激光器的基模高斯光束勻化,如果要求加大額定功率,基模的高斯光束就會(huì)轉(zhuǎn)化為復(fù)雜場下的高階模（拉蓋爾光束、厄米特光束等）,而此時(shí)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１激光劃線（ａ）非均勻光束，（ｂ）均勻光束??

具備長距離傳播能力。??由于非球面的加工難度大，所以之后很長一段時(shí)間研宄方向向出射光斑的形??狀分布發(fā)展，并且隨著科技的發(fā)展，多種多樣新興的光束勻化方式出現(xiàn)了。??１９９６年，美國學(xué)者Ｄｉｃｋｅｙ提出了微透鏡陣列勻化法ｔ１５＿１６］。最初，人們?cè)O(shè)計(jì)??的微透鏡陣列勻化系統(tǒng)由陣列結(jié)構(gòu)Ｌ１和聚焦結(jié)構(gòu)Ｌ２組成，Ｌ１的緊密排列??的微小透鏡可以將入射的光束進(jìn)行分割，而根據(jù)分割的特點(diǎn)和映射關(guān)系可以將每??一個(gè)透鏡設(shè)計(jì)成折射型，衍射型等陣列方式。分割后的細(xì)光束再通過Ｌ２匯聚??到目標(biāo)范圍中，如圖１．３（ａ），從而將入射光的振幅分布不均勻性加以改善。這種??透鏡的優(yōu)勢在于效率高，輻照均勻，體積小，而且對(duì)于光束的振幅（能量）分布??不敏感，但是缺點(diǎn)也很明顯，尤其是針對(duì)特殊面型：由于聚焦時(shí)各子光束的相干??性較好，在目標(biāo)平面疊加時(shí)就會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，而干涉的結(jié)果就是合成光強(qiáng)遠(yuǎn)大??于原光強(qiáng)之和，最終在焦平面上體現(xiàn)為在較小的區(qū)域中能量不均；由于微細(xì)加工??的水平有限，導(dǎo)致透鏡間的縫隙往往不能滿足光學(xué)條件要求的公差值，使得透鏡??的排列不緊湊，最終會(huì)在這些“工藝盲區(qū)”產(chǎn)生菲涅爾衍射，降低光束質(zhì)量；裝??配復(fù)雜困難，需要反復(fù)調(diào)整。??Ｍｘｒａ３ａｕｊｊ＊Ｖｎａｖ?（?＾ｒｂ．－１?ｃｎ；．??ｋ?ｆ?乂?：??（ａ）?（ｂ）??圖１．２?（ａ）微透鏡勻化原理，（ｂ）?ＰＭＭＡ微透鏡勻化透鏡??３??

位置，那么對(duì)于場鏡來說，它更適用于一種小衍射的平頂光束勻化。德國公司??ＭｏｌＴｅｃｈ?ＧｍｂＨ也有成熟的商業(yè)勻化器。??＾?￣ｐｒｉ．Ｖｎｉｒｉｒ?￣?－?－?－?ｒ？篇－??＿《．ＩＨ??圖１．４?Ｈｏｌｏ／Ｏｒ公司的場鏡三圍模型構(gòu)建和光路追跡模型??．ＶＪＴＷｌ＾ＷＩ??Ａ?＾??／?＼ｖ．?＾Ｓｔｔａｐｅｒ?Ｇ＿Ｃ＿１０＆４?丨?Ｊ??＿?—??圖?１．５?ＭｏｌＴｅｃｈ?ＧｍｂＨ?公司?ｎ?Ｓｈａｐｅｒ?句化器??１．３．２激光勻化技術(shù)國內(nèi)研究現(xiàn)狀??國內(nèi)研究人員對(duì)于ＤＯＥ技術(shù)開展了大量研究，提出了一些新的算法完善了??ＤＯＥ理論研究。其中最著名的就是ＹＧ算法由中科院物理所的楊國楨和顧??本源根據(jù)ＧＳ算法的缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)之后得出的一種算法。該法在ＧＳ算法基礎(chǔ)??上，將輸入光束振幅與初始相位組成輸入函數(shù)，在迭代時(shí)分別判斷內(nèi)循環(huán)和外循??環(huán)中相位和振幅是否收斂，特點(diǎn)是對(duì)于ＧＳ算法進(jìn)行了推廣，衍射效率高，但對(duì)??于初始值敏感，計(jì)算量巨大。大連理工大學(xué)胡家升、林勇提出了?ＧＳＧＡ算法［３７］，??該法結(jié)合了?ＧＳ算法和ＧＡ算法的優(yōu)勢，先用ＧＳ算法仇的局部最優(yōu)解，再引入??隨機(jī)擾動(dòng)幅度｜３，將前后相位屏疊加后判斷評(píng)價(jià)函數(shù)，特點(diǎn)是收斂速度快，收斂??精度高。??隨著加工技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了光學(xué)自由曲面光束勻化方式。光學(xué)自由曲面是??基于輕量化、集成化、高性能的工業(yè)應(yīng)用要求而誕生的自由度極高的曲面，在勻??化光學(xué)系統(tǒng)中，通過初始光源和目標(biāo)光分布的函數(shù)映射來構(gòu)建特定的透鏡面型或??者反射鏡面型以達(dá)到勻化效果。這種映射本質(zhì)是對(duì)于算法進(jìn)行的一次參數(shù)求解，??６??

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3384415