空间光混频器：光斑尺寸与轴偏对混频效率的影响及优化策略

本文研究了空间光混频器在实际应用中两个关键参数——光斑尺寸偏差和光轴偏转对其混频效率的影响。首先，作者基于高斯模型，推导出光混频效率的数学表达式，指出当光斑尺寸与靶面尺寸的比例达到0.64时，混频效率会达到最大值。这个比例关系对于理解混频器的理想工作状态至关重要。 接着，文章深入探讨了光斑尺寸偏差和光轴偏转如何影响混频效率。通过仿真分析，研究人员揭示了这两个变量的具体影响范围，例如，当混频效率超过10%时，光斑尺寸偏差的范围是-42~250微米，而光轴偏转的范围为203微弧度。研究发现，虽然光轴偏转可能导致混频效率下降，但通过适当地调整光斑尺寸偏差，可以部分抵消这种负面影响。 为了验证理论分析，文章构建了一个空间光混频器影响因素的实验平台，分别测试了三种不同光斑尺寸偏差情况下，混频效率随着光轴偏转的变化情况。实验结果显示，实验数据与仿真趋势吻合，但在实际操作中，由于实验设备的插入损耗，实验测量的混频效率稍低于理论预测。 这项研究为空间光混频器的设计、装调和加工提供了重要的参考依据，强调了精确控制光斑尺寸和保持光轴稳定性的必要性。同时，它也展示了在实际应用中，通过优化这些参数，可以提高混频器的性能和稳定性，这对于高性能的光通信和遥感系统具有重要意义。