直角棱镜激光衰减器的研究与实验

本文在分析平面反射和棱镜内光束传输规律的基础上,提出以直角棱镜用做无像差激光衰减器,并在宽、窄Ｈｅ Ｎｅ光束条件下,通过对激光光束质量因子Ｍ２的测量,验证棱镜反射应用衰减器对光束质量无显著影响。     

从入射面检测锥体棱镜直角误差的方法

介绍了一种应用激光平面干涉仪从入射面检测锥体棱镜直角误差的方法。棱镜被测角通过一个夹具被预置一个初始角,使射入棱镜内的测试平行光垂直于被测角棱,经被测直角的两个面反射后形成全反射光路,当射出的光与测试平行光重合时产生干涉,实现对锥体棱镜直角误差的测量。介绍了测量、干涉条纹图形分析和直角误差计算的方法,并与传统检测方法进行了比较。结果表明,该方法具有操作简单、测量准确、计算精度高等特点,适合于高精度锥体棱镜(α≤3″)的直角误差测量。     

从反射面检测锥体棱镜直角误差的方法

介绍了一种使用平面干涉仪检测锥体棱镜直角误差的方法。使用这一检测方法时需要制做一个角度为24.4°的夹具,将被测棱镜放置在夹具之上。这个夹具的作用是,可以使来自干涉仪的标准平行光束(测试光束)由反射面折射入棱镜内,并且垂直于被测直角棱线,经被测直角两个面的反射光仍按原光路返回。当出射光束与干涉仪的标准平行光束(参考光束)重合时产生干涉,实现在平面干涉仪上对锥体棱镜直角误差的测量。与传统的测量方法相比较,该方法具有测量准确、计算精度高的特点。适合于对高精度锥体棱镜(α≤3″)直角误差的测量。     

高精度激光参数测量系统中衰减系统的研究与评价

 分析了楔形镜和中性玻璃衰减片组对光束的衰减原理，采用反射式楔形镜作为无像差定量衰减器，并同时使用中性玻璃衰减片组微调光束能量。实验测量了LD泵浦激光模式发生器基模和高阶模条件下激光束的M­²因子,结果表明：楔形镜反射式衰减器对光束质量无显著影响，将楔形镜第一次表面反射作为无像差定量衰减，入射角在0~55°范围内，单棱镜表面反射光束能量为入射光能量的4.3%，通过多块组合可以得到更大的衰减；可采用中性玻璃衰减片组对激光光束的衰减进行精细控制，使其满足CCD探测器动态范围要求。该结论可为高精度激光参数测量装置光衰减系统的研制提供理论依据。     

等腰直角棱镜反射方程的推导及其在瞄准中的应用

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。     

利用含二面角误差的角锥棱镜阵列实现反射光束均匀发散的方法

角锥棱镜常应用于光电跟踪、卫星通信、干涉仪等领域.在一些特殊应用场合中,要求经角锥棱镜反射的光束具有一定的发散角,以实现对距离激光器较远位置处探测器的覆盖.由于标准角锥棱镜不具备对光束发散的功能,本文利用含二面角误差的角锥棱镜对反射光束的不均匀发散特性,提出利用角锥棱镜阵列实现对反射光束均匀发散的方法和设计原则.采用衍射光学理论分析了所提方法及其设计原则的可行性,并依此设计了一个发散半角为0.5 mrad的角锥棱镜阵列.分析了光束参数、结构参数对反射光束远场衍射特性的影响,结果表明,入射光斑强度分布对反射光束发散半角没有影响,当角锥阵列满足点光源条件时,传输距离对反射光斑的角向均匀性没有影响;当阵元数超过一定值时,均匀性不再显著变化,但反射光斑的强度将进一步增加.在工程应用中,角锥棱镜阵列安装方位角误差对反射特性影响不显著,但角锥棱镜二面角的加工精度对反射特性影响较大,可通过进一步增加阵元数加以解决.     

道威棱镜的角度公差

<正> 道威棱镜(有时也称半速棱镜)广泛地应用在光学仪器当中。这种棱镜产生倒象而不改变瞄准线的方向。从几何形状来看,道威棱镜有两个45°的底角,截去该棱镜的棱角使其平行于底面,这样就保证了底面反射是属于完全内反射。这种几何形状使得道威棱镜尺寸缩小并且也减少了光能的反射损失。在光学设计中,通常的做法是根据出射光束与入射光束的光轴偏角给定道威棱镜的设计     

内反射法快速准确检测等腰直角棱镜三个内角

以一单角45°±1′,90°±1′的等腰直角棱镜为例,详细介绍了利用内反射法快速准确检测三个内角的方法.利用等腰直角棱镜既可做一次反射,又可做二次反射的基本特性,通过检测两次光学平行差来快速准确地进行三个内角的判断.实践证明该方法很好地解决了等腰直角棱镜在单角检验时精度、速度和准确度的关系,大大提高了检测效率,适用于批量检验时推广使用.     

变倾角移相法测量反射棱镜的光学平行差

为解决棱镜等效展开为玻璃平板后因腔长固定导致的移相困难问题,提出一种变倾角移相测量反射棱镜光学平行差的方法。通过改变光束在反射棱镜入射端面上的倾角在干涉图中引入移相量,实现干涉图中的相位提取。采用最小二乘法拟合相位计算反射棱镜的光学平行差。在实验中,测试了一块弦长为56.5mm的等腰直角棱镜,得到直角偏差Δ_(90°)为-2.1435″、锐角偏差δ_(45°)为-4.6216″、直角边对应棱差γ_C为0.3554″,而Zygo GPI干涉仪仅可得到棱镜直角偏差,与本文方法的测量值偏差在0.15″以内。所提方法移相光路设计简便,并可实现小尺寸反射棱镜的测量。     

分数自成像平面波导的光束组束

研究了激光束在分数自成像平面波导中的传输特性,提出了利用分数自成像平面波导进行光束组束的技术方案,讨论了激光束之间相位失配对光束组束的影响,并对两个输出平均功率为300W的板条激光器的光束组束进行了数值实验模拟.结果表明,分数自成像平面波导的光束组束可以有效地改善多个激光器组束后的光束质量因子M²,从而提高激光输出的亮度;而且这种组束方法对激光束之间相位失配的敏感度明显降低. 关键词： 分数自成像 平面波导 组束 光束质量     

用矢量方法分析角锥棱镜的反射特性

从现代光学角度出发,利用反射、折射定律的矢量表达式,详细分析了理想角锥棱镜对光的反射特性以及角锥棱镜存在直角误差时对其光路的影响,并用大量公式进行了理论推导和论证.同时指出要在高精度测量过程中提高检测精度,任何一个角度误差都不能忽略.该分析结果对实际工作中应用角锥棱镜作为逆向反射器所造成的误差的修正具有指导意义.     

利用平凹透镜和标准角锥棱镜实现反射光束发散的方法

角锥棱镜常被用作光电测距和光电跟踪的合作信标。在一些特殊应用场合中,要求被角锥棱镜反射的光束具有一定的发散角,以实现对远场不同位置处激光器和探测器的全覆盖。标准角锥棱镜不具备对光束发散的功能,但是可以利用角锥棱镜中光束出射点与入射点不同的特性,在标准角锥棱镜前加装平凹透镜来实现对反射光束的发散。采用理论分析方法和几何光学追迹模拟方法分析了利用平凹透镜和标准角锥棱镜实现反射光束发散的可行性,同时研究了反射光束发散半角与入射光束参数和平凹透镜几何参数的定量关系。理论和模拟结果都表明,当入射光束半径小于平凹透镜半径时,反射光束的发散半角随入射光束半径准线性增加;平凹透镜曲率半径越小,反射光束发散半角越大。     

平面干涉仪检测立方体直角误差的方法

介绍一种使用平面干涉仪对立方体直角误差的测量方法。利用激光干涉测量方法具有精度高和灵敏度高的特点,制做一个放置立方体的夹具,使其测试光路在立方体内经反射后又由入射面出射,当与测试平行光重合时形成干涉,实现用平面干涉仪对立方体直角误差的检测。同时,也可对立方体表面平面度、玻璃材质缺陷等指标进行判别。具有与棱镜透镜干涉仪检测立方体直角误差的同等效果。     

角锥棱镜的误差引起的反射光束相位误差分析

提出一种计算角锥棱镜反射光束相位误差的方法.光束通过非理想角锥棱镜时会引入一个附加光程差,从而改变光束的相位特性和反射光束的传播方向.在小误差近似条件下,采用光线追迹法建立了一个有效的数学模型,计算角锥棱镜的二面角误差和反射面面型误差引起的传输光束的附加相位,并分析了该模型的理论误差.在二面角误差为1",反射面面形光圈数小于0.5的条件下,该模型的数值仿真结果显示角锥附加相位具有高度的中心对称性,附加相位对入射光束引入的相位平均斜率为零,这一特性与误差的种类和大小无关.角锥棱镜的附加相位模型为分析其在应用中给系统带来的误差提供了一个新的方法,有助于指导不同应用场景中所使用角锥棱镜的加工指标要求.     

基于分光棱镜的激光引信回波信号半实物仿真

基于分光棱镜的光学耦合系统,设计了激光引信仿真系统.该系统通过将准直整形后的发射机窗口输出的激光束耦合进入校准夹具的光学系统中,通过光开关和程序控制的电控可变衰减器实时地模拟光束经过目标反射引起的光强衰减,最后将衰减后的光信号馈入激光引信的接收机窗口.该设计能够较为准确地模拟激光引信在交会过程中的回波光功率大小,并可实时地仿真激光引信各通道的回波信号,从而可以在实验室内验证激光引信信号处理系统的可靠性.     

平面反射元件的安装误差对光学成像质量的影响

在折转光路中,由于安装误差,平面反射元件会存在三维方向的微偏角.根据棱镜调整理论,分析了由于平面反射元件的安装误差所导致的光束转向、光轴偏离系统光轴的情况,并推导出相应的精确表达式.讨论了光轴偏离后,光斑在靶面上的漂移情况.给出了一种用于修正平面反射元件在光学安装中存在轴向偏转的调整方法,并通过实验验证了该方法的可行性...     

尼科耳棱镜对单模高斯光束光强分布的影响

根据光在尼科耳棱镜胶合介质层中的干涉效应,分析了尼科耳原始棱镜和常规修改的尼科耳棱镜对单模高斯光束光强分布的影响. 结果表明：当光束进入棱镜的入射角、胶合层的厚度改变时,常规修改的尼科耳棱镜对光束的影响较大;而当胶合层折射率改变时,尼科耳原始棱镜对光束的影响较大.所以在实际应用中,应充分考虑棱镜对光束光强分布的影响.     

一种可实现电子散斑干涉的新型大错位方棱镜

设计了一种可实现电子散斑干涉的大错位方棱镜.将普通方棱镜的一个面磨去一个楔角后变为斜面,该斜面和相邻的一个面镀反射膜,其他二个面镀增透膜.垂直入射的光线经过分光后变成二束光,分别经过平面反射和斜面反射,出射的二束光线就分开了.将该大错位方棱镜置于CCD镜头前,一个物体可以成二个错位的像;相邻的二个物体可叠加成像.错位量由楔角决定,错位量足够大,可实现大错位电子散斑干涉.根据试件大小和成像距离,楔角的大小可选择在1°到10°之间.对中心加载周边固定圆盘进行了电子散斑载频干涉实验,证明了大错位方棱镜能够高质量地实现电子散斑干涉,实现位移场测量.     

基于Lighttools的太阳能电池聚光棱镜的结构优化

太阳能电池聚光棱镜的聚光效率是影响光能利用率的关键因素之一。对某型太阳能电池聚光棱镜的结构进行分析,利用Lighttools照明软件中的光源模拟太阳光并建立棱镜模型和接收面,对棱镜几何结构和入射光线角度等参数进行优化设计,最终使棱镜的聚光效率提高了4倍多,聚光效率达到97%。优化后的太阳能聚光棱镜可应用于多种太阳能电池组件中,可提高太阳能电池光能转换效率。     

棱镜-薄膜耦合结构中光束Goos-H(a)nchen位移的增强

棱镜-薄膜耦合结构是单侧镀电介质膜的双棱镜结构中的一种,在光信号传输方面具有十分重要的作用.利用稳态相位法分析了这种结构中反射和透射光束的Goos-Hanchen位移,研究结果表明,反射和透射光束的Goos-Hanchen位移随薄膜厚度或入射角的增大除出现共振峰外,还存在反射光束的Goos-Hanchen位移共振峰为负值的新现象.在共振点处透射和反射光束的正向或负向位移量最大可达百余波长.这一结构中薄膜和入射角.对光束Goos-Hanchen位移的调制在设计新型光位移调制和光传感器件中具有潜在的应用.