论文开题：激光光束整形光学系统像差分析与评价

激光光束整形光学系统像差分析与评价

学院：机电学院

专业：测控技术与仪器

激光光束整形光学系统像差分析与评价
1：选题依据
1.1选题目的与研究意义
在激光技术的许多应用领域中, 光束质量至关重要。激光材料加工, 光学信息处理、存储和记录,激光的医学临床应用等领域, 都对光束质量有较高的要求。在很多应用中, 希望激光束是均匀分布。因此, 对激光光束进行整形变得尤为重要, 由此产生了多种激光光束整形技术。近年来, 激光光束整形技术成为研究的热点。
迄今已经发展了多种激光束空间整形技术, 有些技术已经成功地应用到固体激光器和气体激光器的光束整形中, 输出光束质量较以前有很大提高。其中, 激光扩束镜元件以其强大的功能在光束空间整形上将有着广泛的应用前景。如何得到能量利用率高、均匀化程度好的光束将是空间整形技术的发展目标。目前, 激光束空间整形的研究继续向纵深发展, 随
……（新文秘网https://www.wm114.cn省略633字，正式会员可完整阅读）……　
况下,激光器发射多模激光束,其强度分布复杂 , 甚至随时间变化。Dickey 等人提出的微透镜阵列整形系统很好的解决了多模激光束的整形问题。他们依靠光束的分割和子束的叠加达到整形目的,消除了入射激光光强分布不均匀的影响。但该方法也存在一些缺陷,比如子束的叠加会在靶面产生干涉斑纹,影响整形质量。
衍射光学元件diffractive optical elements DOE 具有许多传统光学元件不具备的特点。例如它薄而轻,有利于促进 系统的小型化、阵列化和集成化。自 20 世纪 80 年代以来得 到了广泛关注。衍射光学元件具有较高的衍射效率(仅对纯 相位元件而言) ,能够实现任意的波面变换 ,在光束整形方面 有着广泛的研究前景。
以上几种整形方法都是针对特定的光束参数设计的。通常情况下,我们希望系统具有更好的通用性 ,即系统的透过率能够根据光束参数的变化而调整。美国劳伦兹•利弗莫尔国家实验室提出了双折射透镜组整形系统很好的解决了这个问题。他们的系统可以通过转动双折射透镜主轴方向来调整系统的透过率。一种更为灵活的光束整形器件是液晶空间光调制器 ,它可以通过计算机来实时控制系统的透过率 ,也被称为可编程的光电型衍射光学元件。
还有一种比较特殊的光束变换器件是圆锥镜（ a*icon)。它能将入射平面波整形为锥面波 ,可以无衍射 ( nondiffractive) 的传播很远的距离。这里所说的无衍射是指中心光斑尺寸不随传播距离的增加而扩大。这种无衍射光束在工程技术中有重要应用。而且圆锥镜与其它元件结合,还可实现多种整形方面的要求。
2：设计的目标与方案
2.1设计的主要内容
（1）基于轴棱锥构建激光光束整形变换系统 （2）对整形光学系统进行像差分析，并优化。
2.2拟解决的关键问题
（1）利用zema*光学设计软件对光学系统进行设计 （2）在zema*中分析系统像差，并根据分析结果对系统进行参数优化 2.3主要研究方法与路线
A•用轴棱锥搭建光学系统
轴棱锥是一种特殊的光束转化器件，它能将入射平面波整形为锥面波 ,可以无衍射 ( non2 diffractive) 的传播很远的距离。这里所说的无衍射是指中心光斑尺寸不随传播距离的增加而扩大。
依据阶变折射率轴棱锥产生局域空心光束的方案来设计光学系统，搭建一个可以得到在空间均匀分布的整形光束，在对所得结果进行像差分析，调整光学元件参数，最终得到理想的光束。
B．用ZEMA*仿真软件进行整形后的激光光束性能分析、评价。
3：设计的特色与创新点
轴棱锥能将入射平面波整形为锥面波 ,可以无衍射 ( non2 diffractive) 的传播很远的距离。无衍射是指中心光斑尺寸不随传播距离的增加而扩大。这种无衍射光束在工程技术中有重要应用。而且圆锥镜与其它元件结合,还可实现多种整形种整形方面的要求。

5：预期成果及形式
通过自行设计的光学系统，使入射的激光光束可以呈均匀分布，并对系统像差进行分析与评价。用仿真软件实现，无硬件。
6：进度安排
1～2周 查阅相关资料，学习ZEMA*软件；
3～4周 翻译英文材料；
5～6周 理解任务要求，学习像差理论知识，并继续查阅相关资料
7～8周 完成主 ……（未完，全文共2798字，当前仅显示1779字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题：激光光束整形光学系统像差分析与评价》）