双曲面基底微透镜阵列的半导体激光整形技术

"该文提出了一种基于双曲面基底微透镜阵列的半导体激光器整形系统设计，旨在提升能量传输效率。利用双曲面微透镜阵列实现光束的准直和分束，减少光学表面的使用。通过远心光路设计，优化了慢轴准直透镜，确保微透镜的小视场需求。通过ZEMAX软件仿真，证实了该系统的可行性和高效性能，得到的光斑尺寸为30 mm×15 mm，不均匀性低于7%，能量传输效率高达96%。" 在半导体激光器的应用中，光束整形是一个重要的环节，它直接影响到激光器的性能和应用范围。传统的整形方法可能需要多个光学组件，导致能量损失和系统复杂性增加。本文提出的双曲面基底微透镜阵列则解决了这一问题，其独特的设计能够同时完成光束准直和分束任务，这大大简化了系统结构，减少了光学元件的数量，从而提高了能量传输效率。 双曲面微透镜阵列的优势在于其对高斯光束的处理能力。高斯光束是半导体激光器常见的输出模式，具有中心亮度高、边缘低的特点。通过双曲面微透镜阵列，可以将这种非均匀分布的光束转换为更均匀的光斑，这对于激光加工、激光通信以及遥感等领域至关重要。光斑的均匀性直接影响到激光作用区域的能量密度分布，而良好的能量密度分布能提高加工精度和效率。 文章中提到的远心光路设计是针对微透镜的小视场特性进行的优化。远心光学系统具有无畸变、视场大等特点，特别适合于处理小视场的光学问题。这种设计保证了微透镜能够有效地捕获和整形激光器的慢轴光束，避免了光束质量的损失。 ZEMAX是一款广泛使用的光学设计软件，它可以模拟和分析光学系统的性能。通过ZEMAX的仿真，作者验证了双曲面基底微透镜阵列在实际应用中的效果，得到的30 mm×15 mm的光斑尺寸表明了该系统具有较大的工作范围，而7%的不均匀性表明光斑能量分布非常均匀。96%的能量传输效率是衡量整形系统性能的重要指标，高效率意味着更多的激光能量被有效利用，这对于激光应用的经济性和实用性具有积极意义。 这篇研究展示了基于双曲面基底微透镜阵列的半导体激光器整形系统在优化光束质量和提高能量传输效率方面的创新设计。这一技术有望在未来激光技术领域中发挥重要作用，推动半导体激光器的应用向更高精度和效率发展。