一、激光光束特定方向准直方法与技术（论文文献综述）
庞景哲[1]（2021）在《偏振分光高光谱分辨率激光雷达全天时大气温度探测方法研究》文中指出大气温度是描述大气状态变化的基本物理量之一,它对于观察全球气候变暖、城市热岛现象和颗粒物吸湿增长特性等都有着重要参考意义。作为一种主动遥感探测方式,高光谱分辨率激光雷达具有时空分辨率高和易实现全天时观测的特点,因此被认为是精确连续探测大气参量的重要手段,它可为大气温度的连续观测、云的形成和降水、大气污染物的扩散机理及其他边界层大气现象研究提供有力的参考。本文针对高光谱分辨率激光雷达探测大气温度的方法展开研究。为了利用低脉冲能量和小口径望远镜实现全天时高信噪比的大气温度探测,论文提出了一种高光谱分辨率激光雷达偏振分光系统。高光谱分辨率激光雷达偏振分光系统使用三个法布里-珀罗标准具作为滤波器,通过探测透射过滤波器的信号强度变化量来反演大气温度。与传统高光谱分辨率激光雷达分光系统将回波信号的强度分割后进入不同滤波器通道的方法相比,该系统通过结合运用光的偏振特性与法布里-珀罗标准具的透射和反射光谱实现充分利用回波信号强度,即回波信号在入射到各滤波器通道时光强度未损失。通过使用偏振光学器件抑制太阳背景光和Mie散射信号提升了高光谱分辨率激光雷达的信噪比和全天时探测能力,利用Stokes矢量和Mueller矩阵计算分析了高光谱分辨率激光雷达偏振分光系统的探测性能,然后分析了滤波器的频谱位置对系统探测性能的影响,搭建了高光谱分辨率激光雷达偏振分光系统,对分光系统的入射角、发散角和滤波器带宽进行调节优化,最后标定了三个法布里-珀罗标准具透射光谱中心频率的偏移量。通过信噪比仿真计算评估了偏振分光系统探测性能。在相同的系统参数条件下与传统高光谱分辨率激光雷达系统进行了对比,仿真结果表明,系统在白天的有效探测高度为3km（SNR=100）,探测高度提升2.5倍;在夜间的有效探测高度为4.5km（SNR=100）,探测高度提升2倍。最后,对西安局部地区的大气温度开展了观测试验,利用50mJ激光能量和250mm的望远镜实现了在白天和夜间的有效探测高度分别为2.5km和4km的大气温度廓线探测。结果表明,高光谱分辨率激光雷达偏振分光系统探测结果与无线电探空仪的数据显示出了良好的一致性。最终,偏振分光高光谱分辨率激光雷达利用低脉冲能量和小口径望远镜实现了全天时高信噪比的大气温度探测。
冉子涵[2]（2021）在《LD泵浦的高重频窄脉宽三波长激光器技术研究》文中认为高重频窄脉宽三波长激光器是激光雷达系统的核心探测光源,广泛应用于大气探测、海洋探测、陆地探测、激光测距等诸多领域。本课题利用LD端面脉冲泵浦Nd:YAG,结合电光调Q技术获得高重频窄脉宽基频光输出,通过腔外倍频与和频方式获得三波长激光分束输出。通过优化激光器三波长输出单脉冲能量和脉冲宽度等各项参数指标,设计研制出一台效率高、结构紧凑、波长切换灵活的激光器。该激光器的设计研制对促进激光器的实用化和国产化起到了重要的作用。本文围绕LD泵浦高重频窄脉宽三波长激光器进行了理论仿真和实验研究,主要工作概括如下:首先,本文以LD泵浦全固态激光器和非线性频率变换技术为研究背景,详细介绍了高重频激光器和全固态紫外激光器的国内外发展历程和研究现状,分析得出本激光器设计采用电光调Q方式结合腔外倍频与和频变换技术实现高重频窄脉宽三波长激光输出的激光器总体设计方案。其次,对比不同泵浦方式的优缺点和常用增益介质的特性,根据本激光器设计指标选择端面脉冲泵浦方式,确定Nd:YAG为激光器增益介质,进行宽温度适应性激光器设计;研究激光晶体的热透镜效应,进行稳定谐振腔设计;建立电光调Q速率方程组并仿真激光动力学过程;对输出镜最佳透过率进行理论仿真。然后,选择倍频晶体与和频晶体均为LBO,并对其相位匹配角进行仿真计算,进行相位匹配设计;研究注入激光峰值功率密度、非线性晶体长度、相位失配量等因素对非线性转换效率的影响并进行仿真分析;研究倍频转换效率对和频转换效率的影响,为实现激光器三波长单脉冲能量均满足设计指标指出了优化方向。最后,以上述理论分析、数值模拟计算为基础,开展LD泵浦高重频窄脉宽三波长激光器的实验研究。LD端面脉冲泵浦Nd:YAG,电光开关为KD*P,输出镜透过率为70%,平平直腔结构紧凑,腔长为145mm。腔外倍频与和频,倍频晶体与和频晶体均为LBO晶体。采用三片分色镜将三波长激光分束输出,该激光器可灵活切换波长。在泵浦24W,重复频率1k Hz条件下,获得三波长激光单脉冲能量分别为1.18m J@1064nm,1.06m J@532nm,0.73m J@355nm;脉冲宽度分别为3.83ns@1064nm,3.42ns@532nm,3.02ns@355nm;光束质量因子分别为Mx2=1.703、My2=1.750@1064nm,Mx2=1.506、My2=1.365@532nm,Mx2=1.514、My2=1.389@355nm;1064nm输出功率短期不稳定性为0.39%,532nm输出功率短期不稳定性为1.21%,355nm输出功率短期不稳定性为1.62%。
谭伟强[3]（2021）在《光学汤姆逊散射诊断技术研究》文中认为光学汤姆逊散射诊断是广泛应用在磁约束聚变和惯性约束聚变中的诊断方式,通过测量散射谱并拟合,可以获得等离子体的各种基本参数。自从1969年Peacock将汤姆逊散射诊断应用在托卡马克装置上,汤姆逊散射诊断技术经历了约50余年的发展,各种诊断路线与技术也逐渐成熟,人们也通过汤姆逊散射诊断做出了诸多重要成果。随着受控核聚变研究进程的推进,对聚变过程中各种物理机制的认识不断加深,人们对汤姆逊散射诊断提出了新的要求。本论文的工作主要聚焦于目前光学汤姆逊散射诊断中遇到的一些新的要求,例如国内反场箍缩装置的汤姆逊散射诊断系统中杂散光抑制问题,以及激光聚变中电子密度诊断困难的问题,提出了相应的解决方法,推进光学汤姆逊散射诊断技术和系统的发展。本论文的主要内容包括:（1）为了能够对瞬变的物理过程进行精确诊断,以及为边界局域模等物理过程提供诊断依据,我们为中科大的科大一环（KTX）装置研制了一套非集体汤姆逊散射诊断系统。这套系统的空间分辨能力为5 mm,时间分辨能力为5 ms（200 Hz）,可以对KTX装置中平面±85 mm空间范围内的等离子体进行诊断,提供密度和温度信息,诊断精度可达约±10%～20%。该诊断装置使用的诊断光波长为1064 nm,频率为200 Hz,从90°方向接收散射光,并使用光缆传输散射光。我们提出了体相位光栅+谱面光缆+APD的方案,对散射光进行色散,并使用高速示波器对散射信号进行记录。（2）我们提出了多种杂散光抑制措施,包括:使用空间滤波器对诊断光衍射瓣进行过滤;在光传输管道和反射镜腔室内进行发黑处理;在KTX真空腔室的出入口附近安装了两个关键孔阑,直接限制进入真空腔室的杂散光立体角:使用了抛光硅作为光陷阱;改进措施如真空腔室及法兰表面发黑。我们使用TracePro软件,定性评估了上述措施对杂散光的抑制效果。模拟发现,在施加上述措施后,相比无任何杂散光抑制措施,诊断系统的杂散光光强降低了约五个量级。（3）为了方便光缆的瞄准,以及抑制杂散光,我们提出了基于相对位置的光束自准直系统。该系统利用上文中提到的关键孔阑,将其作为准直的基准,在孔阑周围粘接光纤作为孔阑位置指示。我们使用LabVIEW编写了图像处理以及反射镜控制程序,并对系统进行了测试。测试结果表明,经过改进的系统具备将指向偏移的光束归位的能力,且能够抑制光束指向的长时间漂移。重要的是改进后的系统可以克服监视相机移动对准直光束指向的影响,经过测试发现在相机有约1.8 mm的平移时,不使用相对位置准直,光束的指向与原光束偏差可达2.37 mrad,而使用了相对位置准直后,光束的指向与原光束指向偏差只有4.6 μrad。最终实验结果表明,本文采取的措施达到了理想的效果,将杂散光抑制到了不影响探测的探测器本底噪声水平,并且给出了实验中的等离子体温度上限。（4）为了能够从集体汤姆逊散射离子谱中获取电子密度信息,我们在中科大的磁化激光等离子体装置上,研制了一套适用于小型激光装置的,三角度集体汤姆逊散射诊断系统。该系统使用4片消色差透镜,从45°、90°以及135°收集散射光,该收光系统可对480～580 nm波长范围内,约1 mm的散射体积实现接近衍射极限的成像。我们使用光纤传递散射光,可以方便地调整三个收光光路等光程;使用一套光谱传递透镜,用于遮挡零频杂散光;使用时间积分型探测器记录散射光谱,积分时间约3.5 ns。最终我们获得了信噪比较好的铝等离子体和碳氢等离子体的时间积分汤姆逊散射离子谱。我们对90°和135°的铝等离子体离子谱进行了联合拟合,在靶前400μm处,发现双角度离子谱拟合拟合给出的电子密度为（5.9±0.6）×1018cm-3,而由数字全息术给出的电子密度为（4.4±0.7）×1018 cm-3;对比多发实验,二者给出的密度比较接近,证明了在合适的参数区间内,双角度离子谱可以对电子密度有较好的估计。最后我们讨论了造成双角度离子谱密度拟合结果与数字全息结果不符合的原因。（5）为了能够研究等离子体的时间演化,同时避免梯度效应对解谱产生影响,我们研制了适用于时间分辨测量的诊断系统。我们对收光系统改进,将放大倍率由1增加为1.67;将光纤的排列方式由纵排改为横排;最后我们也设计了电子谱测量系统。在实验中,我们成功地获得了时间分辨的双角度离子谱和单角度电子谱,但是信号的信噪比较差。随后我们对比了由双角度离子谱和单角度电子给出的电子密度,发现二者基本吻合,这再一次证明了在合适的参数区间内,由双角度离子谱求解电子密度的有效性。最后我们使用这套诊断系统,进行了对热力系数的诊断,发现在我们的实验条件下,热力系数远离由局域热平衡理论给出的1附近,且出现了正负的跳动,这意味着我们的实验条件与现有物理模型的假定不同,相关结果为汤姆逊散射理论发展提出了新的要求。最后提出了离子谱传递透镜的优化方案,使其能够对大视场进行接近衍射极限地成像。
董恩鹏[4]（2021）在《矢量磁力仪与星敏感器间的联合监测系统设计》文中研究指明地磁卫星在轨运行过程中,矢量磁力仪和星敏感器受到温度影响,使两个仪器各自存在一定的角度微变形,造成磁矢量坐标转换精度下降。传统的非接触式角度测量系统受限于星体内部空间、温度以及载荷等多方因素影响,难以达到使用条件,因此对实时获取矢量磁力仪与星敏感器间的坐标转换关系的研究尤为重要。在分析和总结了国内外相关领域研究的基础上,本文结合被测目标的参数及内部限制条件,研制了矢量磁力仪与星敏感器间的联合监测系统,该系统以激光光源作为基准,通过分光系统将矢量磁力仪与星敏感器进行关联,并可同时对以上两目标进行角度监测。其中三维矢量磁力仪监测方案采用互呈8°角的双路自准直仪,星敏感器的监测方案采用将基准光束监测法,基准光束是通过自定心棱镜组产生的二维对称光束,以抑制激光角漂对角度监测的影响,还对仪器进行个光学系统设计,通过光追踪法对监测系统进行了误差分析,并根据星敏成像性质,分析了光斑中心算法对星敏监测的影响。在完成样机的研制后,对监测系统进行标定和测试,结果表明矢量磁力仪监测端的X方向测角误差为0.18″;Y方向测角误差为0.15″;Z方向测角误差为0.45″;重复性测试中X方向最大误差为0.21″;Y方向最大误差为0.33″;Z方向最大误差为2.22″;星敏自定心光路稳定性测试中,光斑中心稳定性误差为0.29″,最后通过联合调整测试证明了此关联方案的可行性。
杨逸飞[5]（2020）在《多单管半导体激光器自动化耦合技术研究》文中提出半导体激光器由于体积小、电光转换效率高、光学整形系统简单,具有广阔的应用前景。半导体激光器通常使用多个发光单元集成实现大功率激光输出,其中一种集成方式是将多个单管半导体激光器进行空间合束并耦合进光纤输出。这种方式能够改善半导体激光器光束质量差的问题,且光纤可任意改变光路方向,方便应用。在多单管半导体激光器的装配过程中,由于光学元件尺寸小、数量多,导致人工装调精度差、效率低,而使用自动化装调设备参与装调,可以大大提高装调效率和装配效果。本文研究多单管半导体激光器的自动化耦合技术,采用自行封装的单管半导体激光器,使用优化过的工艺参数,自动装配了一台16路特定波长的光纤耦合多单管半导体激光器,主要内容如下:1.设计了光纤耦合多单管半导体激光器的光学系统。根据半导体激光器的光束特性,对多单管半导体激光器研制过程中的光束准直、偏振合束、空间合束及光纤耦合四个关键步骤进行详细分析并制定方案。根据单管半导体激光器的特点选择两片非平面平凸柱透镜进行快慢轴的光束准直;使用阶梯型排列对16个单管半导体激光器进行空间合束,并根据实际需要使用透镜组合进行光纤耦合。2.自行封装了单管半导体激光器。分析并对比了单管半导体激光器封装过程中涉及的焊接工艺,完成了热沉与焊料的选择并设计了焊接工装,对封装的温度、时间等工艺参数进行优化,进行了焊接试验,完成了16个单管半导体激光器的封装。3.基于fincon TEC公司的AL2000-AA自动化设备,设计了自动化装配方案。结合系统设计与管芯属性,对实现装配自动化运行的关键技术进行了分析与设计。对装配中的工艺参数进行优化,保证光斑宽度压到最小,指向性偏差最小,并通过优化粘接工艺,使紫外胶水达到最佳固化强度。设计了装配流程,进行自动化装调程序的开发。本文最终完成了16个单管半导体激光器的封装,在fincon TEC公司的AL2000-AA自动化设备上完成了16路多单管半导体激光器样机的制备。经测试,该样机在2.8 A电流驱动下,耦合进芯径105 um、数值孔径0.22的光纤中,输出功率为25.9 W。样机已装配在特定设备里,输出功率与波长均达到要求。
崔成聪[6]（2020）在《有源共振超表面及其发光调控特性研究》文中认为电磁超材料和超表面因其在微波、太赫兹、光波等频段独特而新颖的响应特性,具有非常广泛的应用。其原因在于,相比自然材料,超材料和超表面的电磁响应特性不仅与其构成物质本身的物理化学成分有关,更与单元结构的构造和排布方式有关。通过结构的特殊设计,超材料和超表面几乎可以实现电磁波的振幅、相位、偏振等的任意控制。相比三维结构的超材料,二维结构的超表面集成度更高、制备工艺更简单,因而成为该领域的研究热点。超表面从功能上主要分为梯度超表面和共振超表面两类,以光波频段为例,梯度超表面主要用于对传播光束的波前进行灵活调控,丰富光束的传播形态;共振超表面主要用于对局域光场进行亚波长尺度的共振增强,促进光与物质的相互作用。特别地,将共振超表面与有源发光物质相结合,不仅能够利用局域的场增强提升发光强度、降低激射阈值等,而且能够一定程度上调控光场的辐射特性,例如实现定向出射、远场偏振调控、矢量光束产生等,实现超薄的、多功能化的新型LED、激光器件。本论文主要围绕有源发光材料制备的共振超表面发光、激光器件开展一系列的理论研究和实验探索。基于硅基Ge量子点、GaAs基InAs量子点等有源发光材料,利用介质微纳结构中的米氏共振及其多极子相互作用形成的Fano共振、环形偶极子共振和无极子模式、BIC模式、Kerker效应、阵列效应等,实现高Q值、特定远场辐射的共振超表面设计,并应用于实现相应的发光、激光器件,具体成果总结如下:（1）设计并制备了一种基于非对称超表面中Fano共振的硅基Ge量子点发光器件。从圆盘结构出发,通过引入空气圆孔打破结构的对称性激发其中的Fano共振模式,从而实现了工艺容差度较高的共振超表面设计。Fano共振的实验Q值为1946,在该研究领域处于领先水平。利用Fano共振实现的Ge量子点自发辐射提升与出射方向调控,实现了1472倍的荧光信号增强。同时,共振模场的非对称分布对发光的偏振特性也有一定的调控。通过可控地移动空气圆孔,不同共振模式之间能够实现光谱重叠,展现了进一步调控发光的近场、远场特性的能力。（2）设计并制备了一种在近红外波段同时支持磁环形偶极子共振和电环形偶极子共振的超表面发光器件。从圆盘结构出发,通过在直径方向引入一定宽度的空气缝隙,使得结构在不同偏振光入射下分别激发起强烈的磁环形偶极子和电环形偶极子共振模式。利用环形偶极子这种特殊的电磁振荡形式,实验上实现了Ge量子点荧光的两个量级增强,其原因在于环形偶极子共振更强的光场束缚能力提升了发光强度,与阵列效应带来的准直出射提升了提取与收集效率。另外,缝隙宽度的变化还能一定程度上调控远场辐射的偏振特性,通过在面内对缝隙分布作差异化调控,可能应用于实现特定偏振态出射的LED、激光器件。（3）探索并优化了硅基Ge量子点、GaAs基InAs量子点等有源发光材料制备的共振超表面器件的微纳加工工艺。对硅基嵌入式自组装Ge量子点的MBE工艺进行摸索,生长出发光性能优于国际同行的高密度Ge量子点外延片。基于GaAs基InAs量子点有源发光材料,探索了腐蚀悬空与高温氧化两种工艺,以提高超表面所在的有源层与下方衬底层之间折射率差。探索了制备共振超表面这种要求大范围内的单元结构之间尺寸均一、形貌一致的器件的微纳加工工艺。（4）设计并制备了一种对称破缺激发的BIC模式超表面激光器件。从正方晶格的二维圆孔结构超表面出发,分析了结构的对称特征导致的模式对称属性,阐明了由于对称性失配导致的结构中BIC模式的形成。通过引入微弱的对称性扰动激发准BIC模式,并利用非对称程度进一步调控模式的Q值。基于GaAs基InAs量子点有源材料,利用这种Q值受对称性扰动调控的准BIC模式,实验上实现了连续激光泵浦下受激辐射光束的产生,因而相比相关研究中以纳秒甚至飞秒脉冲激光泵浦的方式,器件性能得以提升。另外,对阵列效应导致的共振Q值变化也进行了实验测试和分析。
杨乐[7]（2020）在《裸眼三维显示分辨率提升方法研究》文中指出人类获取外界信息总量的70%以上是通过视觉系统,因此提供精准而有效的视觉内容是显示技术发展的根本驱动力。客观世界是三维的,人类视觉系统可以感知外部环境完备的深度信息,从而精准判断出空间方位来对周围事物进行充分的理解和合理的判断。平面显示技术只能提供二维（two dimensional,2D）平面信息,无法激励人类视觉系统感知到深度信息,这与人类视觉系统认知客观世界的方式是不符的。裸眼三维（three dimensional,3D）显示技术是3D显示技术的重要发展方向,可为观众呈现具有不同侧面信息与深度信息的3D显示内容,并且观察者无需佩戴助视设备。因此,裸眼3D显示技术受到了国内外学者和企业的广泛关注,是目前3D显示研究的热点。然而,现阶段裸眼3D显示分辨率低的问题是制约裸眼3D显示进一步发展和应用的瓶颈问题,其分辨率低体现在角分辨率不足和空间分辨率低两个方面。角分辨率为单位角度内的视点数目,表征3D信息显示的连续性。角分辨率不足会使3D影像运动视差不连续,同时也会引起辐辏和调节的矛盾,使观察者产生眩晕感,急剧恶化3D显示质量。空间分辨率为视点光线会聚形成的二次光源数量,其表征3D影像的精细程度,空间分辨率低会降低3D数据可视化的精确度和有效性。针对裸眼3D显示分辨率低的问题,本文对提升显示分辨率的方法进行研究。论文的创新点和主要研究内容如下:（1）基于像素水平化调制的高角分辨率光场显示方法研究要点1:集成成像所再现的全视差3D影像具有运动视差连续平滑、立体感突出等优点。本文基于集成成像全视差光场构建方法,提出高角分辨率水平光场构建方法。在平面显示分辨率资源有限的前提下,设计微针孔单元阵列和非连续柱透镜阵列,以特定的水平方向角水平化调制所有平面像素发出的光线,在大视角范围内构建水平方向密集排列的视点,实现高视点角分辨率的水平光场3D显示。微针孔单元阵列是基于小孔遮光原理对基元图像中以行为单位的像素发出的光线进行调制,具有控光精准度高、无像差、可制备幅面大和成本低的优点。非连续柱透镜阵列具有与微针孔单元阵列相同的像素水平化调制能力,并且可明显提升光能利用率。该方法的显示原型系统可实现角分辨率为2.3视点/度、视角为42.80的高质量光场显示效果。（2）抑制串扰的高分辨率光场显示方法研究要点2:使用小节距微针孔单元阵列形成具有超高角分辨率的水平光场,可使单眼同时观察到多个视点,激励视觉系统形成单眼调节,消除传统裸眼3D显示存在的辐辏和调节矛盾问题。然而,由于邻行像素发出的散射光线可形成杂散光串扰,小节距微针孔单元阵列实现像素水平化调制会面临视点间串扰严重的问题,并且像素的尺寸越小,杂散光串扰越严重;角分辨率越高,视点串扰对显示质量的恶化会越严重。为解决这个问题,本文设计了垂直方向准直背光光源来替换传统裸眼3D显示使用的散射背光光源,对邻行像素杂散光串扰进行有效抑制,实现了低串扰的高角分辨率光场显示。同时,因为所使用微针孔单元阵列节距小,所再现的3D影像具有高空间分辨率。显示原型系统再现的3D影像在串扰低于7%的前提下,具有39.2视点/度的角分辨率和1280×1080的空间分辨率。研究要点3:为增大显示视角,本文提出实时入瞳光场再现方法。基于人眼的空间位置,实时采集并再现瞳孔视锥角范围内的光场信息,实现大视角显示的同时,保证高角分辨率的水平光场构建。实时入瞳光场再现方法可实现视差序列图像素与其相对应基元图像阵列像素间的正确映射,保证再现的3D影像具有正确的遮挡关系和空间立体感。该方法使显示原型系统实现了 700大视角的光场显示效果。（3）基于时空复用透镜拼接的高分辨率、大视角集成成像方法研究要点4:集成成像可以再现原始景物的全视差光场,为观察者提供自然、真实的立体感,但是其空间分辨率低的问题制约了 3D数据可视化的清晰度,降低了信息的有效性和传达的精准度。此外,集成成像也有视角窄的问题,这两个问题极大限制了集成成像的应用和发展。本文提出时空复用透镜拼接方法,在提升集成成像视角的同时,使集成成像的空间分辨率提升为原来的若干倍。本文设计了方向性时间序列背光光源来实现透镜的时空复用拼接。方向性时间序列背光光源可以以时间顺序提供具有特定方向角的准直背光光束。通过对系统光学参数的预设计,可使具有不同方向角的准直背光光束通过透镜阵列中相邻透镜后会聚,这样透镜阵列的等效节距变为固有节距的若干倍,实现对视角的有效增大。同时,准直背光光束在不同时刻具有不同的方向角,在透镜阵列之前以时空复用的方式形成密集的点光源,当背光光源的刷新率足够大,由于人眼的视觉暂留效应,点光源的数目是透镜阵列中透镜数目的若干倍,实现了 3D影像空间分辨率成倍的提升。显示原型系统再现的3D影像具有50°的视角、7056个视点,并且其空间分辨率是传统集成成像空间分辨率的4倍。
贾颖娟[8]（2019）在《二元光学元件在激光光束整形中的应用研究》文中认为激光技术在当代社会的多个领域得到了广泛应用,以其为基础的激光测距机和激光测照器在尖端工业和军事中起着重要作用。激光测照器的核心部件是激光发射装置,需通过激光整形向目标持续稳定地发射激光,而目前激光发射装置发射光束的均匀性较差,且其光学系统不符合小型化要求,因此本文采用二元光学理论对激光发射光学系统的小型化进行研究,使得发射激光束满足准直性和均匀性的同时,实现激光发射光学系统的小型化。为了实现激光测照器发射装置光学系统的小型化,本文设计了包括4倍球面扩束系统、反射镜和二元光学元件组的激光束整形系统。首先利用4倍球面扩束系统对特定束腰大小的激光束进行扩束,改变激光束的发散角和直径,以便与后续的整形二元光学元件组匹配。其次,基于标量衍射理论,建立了包括初始相位选取和振幅调整的改进GS算法数学模型,并利用改进GS算法设计了匀化二元光学元件和准直二元光学元件,从而得到性能优异的二元光学元件。然后根据光功率恒定以及几何光线传播理论,建立了光束整形的目标函数,确立了伽利略式的二元光学元件组结构,并在ZEMAX中开发应用程序设计了基于二元光学元件的激光束整形系统,以此实现对系统的整体设计和评判。最后搭建了整形光束测量系统,并通过CMOS法及图像处理实现整形激光束参数的测量。本文设计的激光束整形系统光学结构为:42mm×36mm×36mm,且发射激光束的均匀度为96.2%,半发散角为0.25mrad。当以光斑半径1.5mm、半发散角2.44mrad、光脉冲能量60mJ的调Q的1064nm YAG固体激光器为整形系统的光源时,实验测得发射激光束均匀度为80.15%,半发散角为0.31mrad,光脉冲能量为46.71mJ。激光束整形系统的光学结构小、发射光束质量稳定,为二元光学元件在激光光束整形中的应用提供了理论指导。
孙玉博[9]（2019）在《半导体激光器光束匀化技术研究》文中进行了进一步梳理半导体激光器相比于其他类型激光器,具有体积小、重量轻、寿命长、功耗低、可靠性高等优点,此外应用低电压恒流的供电方式,电源故障率低、使用安全,维修成本低,因此应用领域日益扩大。在一些以激光器为核心器件的场合,例如,激光切割、钻孔、退火,半导体制造,激光的医学手术,激光核聚变等领域,激光光斑的形状及能量均匀度影响着激光应用的精度,但由于半导体激光器的快慢轴发散角不对称,光束质量很差,光强分布不均匀等缺点阻碍了其应用和发展,因此对半导体激光器进行光束整形才能满足应用要求。将半导体激光器输出光束进行匀化得到平顶光斑具有重要意义和应用价值。目前激光光束匀化方法对于存在固有像散、快慢轴发散角不同的半导体激光器的匀化研究较少,因此本文基于半导体激光器的光束特性,对半导体激光器匀化分析与系统设计进行了研究工作,本文的主要内容如下:（1）介绍了用于描述平顶光束的四种数学模型,根据需求可以选择一种模型进行编程,优化透镜参数实现匀化效果;介绍常用的评价光斑能量均匀度的方法,说明了各种评价方法的优点和局限性;介绍了微透镜阵列用于光束匀化的原理,对光束进行分割,最后叠加,每个子光束范围内的微小不均匀性将在重合的过程中获得均匀的光斑。（2）基于光线追迹的方法介绍了用于光束匀化的非球面光线追迹模型,该模型可以根据不同的出射光强分布函数得到不同的匀化效果。针对只有一个发光区的半导体激光器单管,设计模拟了可以将椭圆形高斯光束整形为圆形和方形匀化光斑的两种光学系统,并分析了半导体激光器发散角、观测平面位置以及准直镜旋转对匀化的影响程度,得到光斑均匀度均大于90%。（3）针对多发光区的半导体激光器线阵和叠阵结构,利用Zemax进行仿真,线阵远场得到方形均匀光斑,叠阵远场得到均匀线光斑和方形均匀光斑,均匀度都达到90%以上。
蔡磊[10]（2019）在《医疗脱毛半导体激光器光学治疗头设计》文中进行了进一步梳理半导体激光器因其波长范围广和转换效率高的特点,有望成为医疗美容激光器的主流。尽管半导体激光器的缺点是光束发散角大,光束质量较差。但近年来微光学加工技术和光学整形技术的发展使得半导体激光器输出的光束质量大大提高。同时半导体激光物理器件技术正向纵深方向推进,其原始输出性能和功率也在不断提高。因此半导体激光器在激光医疗设备上的应用具备了市场价值和研究意义。目前激光医疗器械市场常见的半导体激光脱毛仪的光学治疗头均为固定光斑设计,在治疗人体不同部位时,需要更换不同的治疗头来实现不同光斑大小的切换。导致一台设备具有多个治疗手柄的情况,增加了成本同时还降低了临床医疗的便捷性。本文在此背景下研究半导体激光器的原理及封装形式、激光脱毛医疗原理及特点,并系统性深入研究半导体激光器的光学整形及光斑匀化方法,设计实现出两种可变换光斑的激光脱毛光学治疗头,一种是连续变换光斑激光光学治疗头;一种是旋转阶跃变换光斑激光光学治疗头。两种可变换光斑激光脱毛治疗头的设计分别包含半导体激光光源的选型,光斑变换方法设计,光束整形和光束匀化设计四个重要部分,并进行整体优化和光学输出仿真分析,实现了同一治疗头可变换输出不同类型均匀光斑的目标。本文设计的两种可变换光斑激光脱毛治疗头的实现方法不同,一种是连续调焦变换光斑,一种是旋转切换不同光学组实现变换光斑;两种治疗头均可输出三种不同类型的均匀光斑,使得一“头”多用,增强了医疗使用的便捷性,同时缩减了半导体激光脱毛仪中的治疗头手柄数量,大大降低了激光脱毛设备整机的成本。
二、激光光束特定方向准直方法与技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、激光光束特定方向准直方法与技术（论文提纲范文）
（1）偏振分光高光谱分辨率激光雷达全天时大气温度探测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.3 论文主要工作 |
| 2 理论依据 |
| 2.1 大气散射效应 |
| 2.1.1 Rayleigh散射 |
| 2.1.2 Mie散射 |
| 2.1.3 Rayleigh和 Mie散射特性分析 |
| 2.2 HSRL测温理论基础 |
| 2.2.1 激光雷达方程 |
| 2.2.2 Mie散射校正 |
| 2.3 FPE的多光束干涉 |
| 2.4 偏振光和矩阵光学理论 |
| 2.4.1 偏振光的Stokes矢量 |
| 2.4.2 光学元件的Mueller矩阵 |
| 2.4.3 大气对偏振辐射的散射特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 HSRL系统设计与分析 |
| 3.1 偏振分光系统设计 |
| 3.2 Mueller矩阵分析 |
| 3.3 频谱图设计与分析 |
| 3.4 信噪比仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 HSRL系统搭建与实验探测 |
| 4.1 偏振分光系统搭建 |
| 4.1.1 光路准直调节 |
| 4.1.2 FPE频率偏移位置标定 |
| 4.1.3 发散角调节 |
| 4.2 大气温度探测实验 |
| 4.2.1 偏振分光系统常数标定 |
| 4.2.2 利用退偏振滤除Mie散射信号 |
| 4.2.3 大气温度探测 |
| 4.3 误差分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（2）LD泵浦的高重频窄脉宽三波长激光器技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 研究目的和内容 |
| 1.3.1 研究目的和意义 |
| 1.3.2 研究内容及结构安排 |
| 2 LD泵浦全固态激光器理论基础 |
| 2.1 泵浦方式 |
| 2.2 增益介质的选取 |
| 2.3 激光晶体热透镜效应 |
| 2.4 电光调Q技术 |
| 2.5 输出镜最佳耦合透过率 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 非线性光学频率变换理论与技术 |
| 3.1 相位匹配原理 |
| 3.2 倍频理论 |
| 3.3 和频理论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 LD泵浦高重频窄脉宽三波长激光器实验研究 |
| 4.1 1064nm基频光实验研究 |
| 4.2 532nm倍频光实验研究 |
| 4.3 355nm和频光实验研究 |
| 4.4 激光器工程化设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）光学汤姆逊散射诊断技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 聚变路线简介 |
| 1.2 等离子体参数精确诊断需求 |
| 1.3 光学汤姆逊散射诊断 |
| 1.4 论文安排 |
| 第二章 光学汤姆逊散射诊断研究现状 |
| 2.1 非集体与集体汤姆逊散射光谱特征 |
| 2.1.1 非集体汤姆逊散射谱 |
| 2.1.2 集体汤姆逊散射谱 |
| 2.2 非集体汤姆逊散射诊断研究概述 |
| 2.2.1 MST装置 |
| 2.2.2 MAST装置 |
| 2.2.3 Pegasus装置 |
| 2.2.4 Wendelstein 7-X装置 |
| 2.2.5 小结 |
| 2.3 集体汤姆逊散射诊断研究概述 |
| 2.3.1 国外集体汤姆逊散射诊断发展 |
| 2.3.2 国内集体汤姆逊散射诊断发展 |
| 2.3.3 小结 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 科大一环装置上的非集体汤姆逊散射诊断装置研究 |
| 3.1 科大一环装置上汤姆逊散射诊断系统总体设计 |
| 3.1.1 诊断光参数 |
| 3.1.2 诊断光传输光路 |
| 3.1.3 散射光收集与散射光传递 |
| 3.1.4 光谱色散和光谱记录 |
| 3.1.5 系统杂散光抑制设计 |
| 3.1.6 本节小结 |
| 3.2 汤姆逊散射诊断系统的杂散光抑制设计效果评估 |
| 3.2.1 模拟设置 |
| 3.2.2 仿真结果 |
| 3.2.3 本节小结 |
| 3.3 基于相对位置的光束自准直系统设计和实施 |
| 3.3.0 自准直系统的基本原理 |
| 3.3.1 基于相对位置的系统设计 |
| 3.3.2 程序设计 |
| 3.3.3 实验结果 |
| 3.3.4 本节小结 |
| 3.4 科大一环上汤姆逊散射诊断系统的实验结果 |
| 第四章 基于小型激光装置的时间积分多角度集体汤姆逊散射诊断装置研究 |
| 4.1 多角度汤姆逊散射诊断系统设计 |
| 4.1.1 散射光收集方向确定 |
| 4.1.2 收光系统 |
| 4.1.3 散射光传递 |
| 4.1.4 收光系统瞄准 |
| 4.1.5 光谱色散、光谱传递以及光谱记录 |
| 4.1.6 光谱记录 |
| 4.1.7 杂散光屏蔽 |
| 4.1.8 系统表征 |
| 4.2 多角度汤姆逊散射诊断实验结果 |
| 4.2.1 时间积分离子谱结果 |
| 4.3 双角度离子谱结果分析 |
| 4.3.1 拟合流程 |
| 4.3.2 双角度离子谱对于电子密度的诊断 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 时间分辨多角度集体汤姆逊散射诊断系统研究 |
| 5.1 诊断系统优化 |
| 5.1.1 收光系统优化 |
| 5.1.2 光纤与光谱仪耦合设计 |
| 5.1.3 散射光传输优化 |
| 5.1.4 电子谱光谱耦合,光谱色散及光谱传递 |
| 5.2 诊断系统光谱特性表征 |
| 5.2.1 离子谱诊断系统谱分辨 |
| 5.2.2 电子谱诊断系统谱分辨 |
| 5.2.3 电子谱诊断系统光谱响应 |
| 5.3 时间分辨汤姆逊散射诊断实验结果 |
| 5.3.1 实验排布 |
| 5.3.2 不同靶材的原始信号对比 |
| 5.4 时间分辨散射谱分析结果 |
| 5.4.1 双角度离子谱拟合结果 |
| 5.4.2 单角度电子谱拟合结果 |
| 5.4.3 电子谱噪声来源分析 |
| 5.5 基于时间分辨多角度汤姆逊散射诊断的物理实验 |
| 5.6 诊断系统的部分改进 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他成果 |
（4）矢量磁力仪与星敏感器间的联合监测系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 磁力仪与星敏关联方式研究现状 |
| 1.3.2 角度监测发展现状 |
| 1.3.3 激光角漂抑制发展现状 |
| 1.4 论文研究内容 |
| 第2章 监测系统方案设计 |
| 2.1 系统指标要求 |
| 2.2 磁力仪与星敏关联方案设计 |
| 2.2.1 角度微变形模型建立 |
| 2.2.2 磁力仪与星敏坐标间转换模型 |
| 2.3 矢量磁力仪监测方案 |
| 2.3.1 激光自准直原理 |
| 2.3.2 三维自准原理 |
| 2.3.3 光学放大原理 |
| 2.3.4 三维自准直仪光轴夹角选择 |
| 2.4 星敏感器监测方案 |
| 2.4.1 星敏感器监测原理 |
| 2.4.2 激光自定心原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 光学系统设计 |
| 3.1 监测系统整体组成 |
| 3.2 激光器及PSD的选择 |
| 3.2.1 激光器的选择 |
| 3.2.2 PSD的选择 |
| 3.3 监测系统内部光学结构 |
| 3.3.1 分光系统设计 |
| 3.3.2 二维自定心棱镜组设计 |
| 3.4 监测系统外部光学结构 |
| 3.4.1 自准直反射镜的选择 |
| 3.4.2 星敏分光镜的选择 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 监测系统误差分析 |
| 4.1 光线追踪法简介 |
| 4.2 磁力仪监测仪误差分析 |
| 4.2.1 焦距对磁力仪监测仪的影响 |
| 4.2.2 光轴倾角对磁力仪监测仪的影响 |
| 4.3 星敏监测仪误差分析 |
| 4.3.1 星敏镜头焦距对其监测的影响 |
| 4.3.2 光斑提取算法对星敏监测的影响 |
| 4.3.3 算法分辨力仿真实验 |
| 4.3.4 星敏图像噪声对其监测的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 仪器标定及测试 |
| 5.1 仪器标定 |
| 5.2 三维测角精度测试 |
| 5.3 系统重复性测试 |
| 5.4 温度稳定性测试 |
| 5.5 自定心光路稳定性测试 |
| 5.6 联合调整测试 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（5）多单管半导体激光器自动化耦合技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 半导体激光器的发展 |
| 1.1.2 半导体激光器的应用 |
| 1.1.3 多单管半导体激光器及自动化装调技术 |
| 1.2 多单管半导体激光器国内外研究现状 |
| 1.2.1 多单管半导体激光器研究现状 |
| 1.2.2 自动化装调技术研究现状 |
| 1.3 研究目的与意义 |
| 1.4 论文的主要工作 |
| 第2章 半导体激光器及光束特性 |
| 2.1 半导体激光器基本原理 |
| 2.2 半导体激光器光束特性 |
| 2.2.1 光斑尺寸 |
| 2.2.2 远场发散角 |
| 2.2.3 偏振特性 |
| 2.2.4 光束质量评价 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 多单管半导体激光器光学系统设计 |
| 3.1 光束准直系统设计 |
| 3.2 偏振合束系统设计 |
| 3.3 光纤耦合系统设计 |
| 3.4 空间合束系统设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 单管半导体激光器封装工艺研究 |
| 4.1 热沉的选择 |
| 4.2 焊接工艺研究 |
| 4.2.1 焊料的选择 |
| 4.2.2 焊接工装 |
| 4.2.3 焊接试验 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 多单管半导体激光器的自动化装调 |
| 5.1 自动化装调设备 |
| 5.1.1 设备介绍 |
| 5.1.2 设备的系统构成 |
| 5.1.3 自动化装调 |
| 5.2 关键技术 |
| 5.2.1 机械臂安全归位 |
| 5.2.2 设备轴的校准 |
| 5.2.3 姿态判断 |
| 5.2.4 姿态矫正 |
| 5.3 工艺参数 |
| 5.4 装配程序设计 |
| 5.4.1 主程序与装配子程序 |
| 5.4.2 快慢轴准直镜的自动化装调 |
| 5.4.3 空间合束镜的自动化装调 |
| 5.4.4 光纤耦合 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（6）有源共振超表面及其发光调控特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 超材料概述 |
| 1.2 超表面发展概况 |
| 1.3 超材料、超表面发光器件 |
| 1.4 本论文的主要研究内容及创新点 |
| 2 介质共振超表面的设计原理 |
| 2.1 介质结构中的米氏共振 |
| 2.2 电磁多极子及其分解 |
| 2.3 多极子相互作用 |
| 2.4 有源共振超表面发光、激光器件 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 数值仿真、微纳工艺与测试表征 |
| 3.1 数值计算仿真 |
| 3.2 微纳工艺简介 |
| 3.3 测试表征方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 非对称超表面中Fano共振调控Ge量子点发光 |
| 4.1 非对称微纳结构中的Fano共振 |
| 4.2 非对称Fano共振超表面发光器件的设计与分析 |
| 4.3 器件的微纳工艺制备 |
| 4.4 实验测试与结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 劈裂盘超表面中环形偶极子共振的荧光调控 |
| 5.1 环形偶极子共振及其构造方式 |
| 5.2 硅基劈裂盘超表面中的磁、电环形偶极子共振 |
| 5.3 器件的微纳工艺制备 |
| 5.4 发光调控测试表征 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于对称破缺调控Q值的准BIC超表面激光器件 |
| 6.1 连续域束缚态(BIC) |
| 6.2 孔结构超表面中的准BIC模式及其Q值调控 |
| 6.3 准BIC超表面激光器件制备工艺 |
| 6.4 器件测试与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结和展望 |
| 7.1 研究内容总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
| 附录2 论文中缩略词的含义 |
（7）裸眼三维显示分辨率提升方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 裸眼三维显示技术概述 |
| 1.3 裸眼三维显示分辨率研究现状 |
| 1.4 裸眼三维显示分辨率提升的研究意义 |
| 1.5 论文主要的内容和结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 裸眼三维显示基本理论 |
| 2.1 立体视觉原理 |
| 2.2 视点立体显示原理 |
| 2.2.1 基于狭缝光栅的视点立体显示原理 |
| 2.2.2 基于柱透镜光栅的视点立体显示原理 |
| 2.3 光场显示原理 |
| 2.3.1 光场模型 |
| 2.3.2 集成成像原理 |
| 2.3.3 基于全息功能屏的光场显示原理 |
| 2.4 光学系统的像差优化理论基础 |
| 2.4.1 非理想光学系统的像差 |
| 2.4.2 非球面光学系统 |
| 2.4.3 光学成像质量的评价 |
| 2.5 本章小节 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于像素水平化调制的高角分辨率光场显示方法 |
| 3.1 高角分辨率水平光场构建方法 |
| 3.2 像素水平化调制方法 |
| 3.2.1 微针孑孔单元阵列设计 |
| 3.2.2 非连续柱透镜阵列设计 |
| 3.3 水平光场编码算法 |
| 3.4 像素水平化调制的光场显示系统设计 |
| 3.5 实验结果与分析 |
| 3.5.1 基于微针孔单元阵列的光场显示实验验证 |
| 3.5.2 基于非连续柱透镜阵列的光场显示实验验证 |
| 3.5.3 实验结果分析 |
| 3.6 本章小节 |
| 参考文献 |
| 第四章 抑制串扰的高分辨率光场显示方法 |
| 4.1 抑制串扰的高分辨率光场显示系统设计 |
| 4.2 高角分辨率视点串扰的抑制方法 |
| 4.3 基于波前再调制的分辨率均衡优化方法 |
| 4.4 实时入瞳光场再现方法 |
| 4.4.1 动态入瞳光场采集算法 |
| 4.4.2 基于反向光线追踪的编码算法 |
| 4.4.3 实时入瞳光场再现原理 |
| 4.5 瞳孔跟踪算法 |
| 4.6 实验结果与分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于时空复用透镜拼接的高分辨率、大视角集成成像方法 |
| 5.1 基于时空复用透镜拼接的集成成像系统设计 |
| 5.2 时分复用透镜拼接原理 |
| 5.3 大口径透镜优化设计 |
| 5.4 时空复用光场再现编码算法 |
| 5.5 实验结果与分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究内容与创新 |
| 6.2 不足与下一步研究方向 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间发表的论文及申请专利 |
（8）二元光学元件在激光光束整形中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 激光束整形技术的研究现状 |
| 1.2.1 激光束准直研究现状 |
| 1.2.2 典型的激光束整形方法 |
| 1.3 二元光学概述 |
| 1.4 本文的主要内容及章节安排 |
| 1.4.1 本文的主要内容 |
| 1.4.2 本文的章节安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 设计理论及系统总体设计 |
| 2.1 整形系统的设计原理 |
| 2.1.1 扩束系统的设计原理 |
| 2.1.2 标量衍射理论 |
| 2.2 典型的二元光学元件设计算法 |
| 2.3 整形系统的总体设计思路 |
| 2.4 整形系统的总体设计 |
| 2.4.1 整形方法选择 |
| 2.4.2 系统参数计算 |
| 2.4.3 扩束系统的光学设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于改进算法的二元光学元件设计 |
| 3.1 改进算法的数学模型建立 |
| 3.1.1 初始相位选取模型 |
| 3.1.2 振幅调整模型 |
| 3.2 二元光学元件设计 |
| 3.2.1 匀化二元光学元件的设计 |
| 3.2.2 准直二元光学元件的设计 |
| 3.3 二元光学元件的评价 |
| 3.3.1 光能利用率 |
| 3.3.2 均方误差及均匀度 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于二元光学元件的激光束整形系统光学设计 |
| 4.1 设计理论 |
| 4.1.1 二元光学面设计理论 |
| 4.1.2 高斯光束整形理论 |
| 4.2 整形系统的设计 |
| 4.2.1 宏程序 |
| 4.2.2 单个匀化元件设计 |
| 4.2.3 系统的整体设计 |
| 4.2.4 元件面形分析 |
| 4.3 系统评价 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 整形系统实验及分析 |
| 5.1 激光器光束的参数测量 |
| 5.1.1 激光束参数测量理论 |
| 5.1.2 测量原理及构成 |
| 5.1.3 数据采集与处理 |
| 5.2 整形激光束的参数测量 |
| 5.2.1 整形系统搭建 |
| 5.2.2 参数测量 |
| 5.3 实验分析 |
| 5.3.1 结果分析 |
| 5.3.2 误差分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 论文工作的结论 |
| 6.2 论文工作的展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（9）半导体激光器光束匀化技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 半导体激光器介绍 |
| 1.1.1 半导体激光器的发展与应用 |
| 1.1.2 半导体激光器的光束特性 |
| 1.2 光束匀化方法与研究进展 |
| 1.3 本文研究意义与内容 |
| 第二章 匀化光束基础理论和方法 |
| 2.1 平顶光束的数学模型 |
| 2.1.1 超高斯光束 |
| 2.1.2 平顶高斯光束 |
| 2.1.3 平顶多高斯光束 |
| 2.1.4 费米-狄拉克光束 |
| 2.2 光斑匀化度评价方法 |
| 2.3 微透镜阵列匀化原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 半导体激光器单管光束匀化系统 |
| 3.1 非球面透镜光束匀化设计方法 |
| 3.1.1 非球面透镜 |
| 3.1.2 非球面透镜光束匀化设计 |
| 3.2 基于非球面的光束匀化设计 |
| 3.2.1 设计思路及方案 |
| 3.2.2 Zemax仿真结果及分析 |
| 3.3 基于慢轴微透镜阵列的光束匀化设计 |
| 3.3.1 设计思路及方案 |
| 3.3.2 Zemax仿真结果及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 半导体激光器线阵和面阵光束匀化系统 |
| 4.1 半导体激光器线阵匀化 |
| 4.1.1 匀化方案 |
| 4.1.2 Zemax仿真结果及分析 |
| 4.2 半导体激光器叠阵匀化 |
| 4.2.1 均匀线光斑 |
| 4.2.2 均匀方形光斑 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）医疗脱毛半导体激光器光学治疗头设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 激光医学的发展 |
| 1.1.2 半导体激光器在激光医疗中的应用进展 |
| 1.2 半导体激光脱毛治疗仪的发展 |
| 1.3 半导体激光脱毛仪的构成和医疗脱毛应用 |
| 1.4 课题研究的意义 |
| 1.5 课题研究的内容 |
| 2 激光医疗理论基础及激光医疗脱毛原理 |
| 2.1 激光与生物组织的作用 |
| 2.2 半导体激光脱毛治疗原理 |
| 2.3 小结 |
| 3 半导体激光器的原理特性和封装 |
| 3.1 半导体激光器的原理 |
| 3.2 半导体激光器的光束特性 |
| 3.3 半导体激光器的封装类型 |
| 3.4 小结 |
| 4 半导体激光器光学整形技术 |
| 4.1 半导体激光微光学整形技术 |
| 4.1.1 快慢轴微透镜光学整形技术 |
| 4.1.2 BPP转换光学技术原理 |
| 4.1.3 BPP平衡光学方法 |
| 4.2 激光扩束技术研究 |
| 4.2.1 反望远扩束技术 |
| 4.2.2 分光片扩束技术 |
| 4.3 半导体激光合束技术研究 |
| 4.3.1 空间合束技术 |
| 4.3.2 偏振合束技术 |
| 4.3.3 波长合束技术 |
| 4.3.4 混合合束能量密度提升技术 |
| 4.4 半导体激光光束匀化技术研究 |
| 4.4.1 微透镜匀化技术 |
| 4.4.2 光导光匀化技术 |
| 4.4.3 光束空间排布叠加匀化技术 |
| 4.5 小结 |
| 5 连续变换光斑激光光学治疗头设计 |
| 5.1 设计指标 |
| 5.2 整体方案设计构思 |
| 5.3 系统光学设计方案 |
| 5.3.1 半导体激光器选型 |
| 5.3.2 快慢轴微透镜组设计 |
| 5.3.3 偏振合束组设计 |
| 5.3.4 微分扩束微透镜组设计 |
| 5.3.5 微透镜匀化组设计 |
| 5.3.6 光斑变换组设计 |
| 5.3.7 各组光路整体优化 |
| 5.4 小结 |
| 6 旋转阶跃变换光斑激光光学治疗头设计 |
| 6.1 设计指标 |
| 6.2 整体方案设计构思 |
| 6.3 系统光学设计方案构思 |
| 6.3.1 激光器选型和快慢轴微透镜组设计 |
| 6.3.2 空间合束组设计 |
| 6.3.3 微分扩束微透镜组设计 |
| 6.3.4 旋转阶跃式光斑变换匀化组设计 |
| 6.3.5 各组光路整体优化及光斑输出仿真 |
| 6.4 小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
四、激光光束特定方向准直方法与技术（论文参考文献）
- [1]偏振分光高光谱分辨率激光雷达全天时大气温度探测方法研究[D]. 庞景哲. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]LD泵浦的高重频窄脉宽三波长激光器技术研究[D]. 冉子涵. 中国运载火箭技术研究院, 2021(02)
- [3]光学汤姆逊散射诊断技术研究[D]. 谭伟强. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]矢量磁力仪与星敏感器间的联合监测系统设计[D]. 董恩鹏. 哈尔滨理工大学, 2021(09)
- [5]多单管半导体激光器自动化耦合技术研究[D]. 杨逸飞. 北京工业大学, 2020(07)
- [6]有源共振超表面及其发光调控特性研究[D]. 崔成聪. 华中科技大学, 2020(01)
- [7]裸眼三维显示分辨率提升方法研究[D]. 杨乐. 北京邮电大学, 2020(04)
- [8]二元光学元件在激光光束整形中的应用研究[D]. 贾颖娟. 西安工业大学, 2019(03)
- [9]半导体激光器光束匀化技术研究[D]. 孙玉博. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2019(05)
- [10]医疗脱毛半导体激光器光学治疗头设计[D]. 蔡磊. 西安工业大学, 2019(03)