高功率半导体激光器光束整形的设计和实现.pdf

高功率半导体激光器光束整形的设计和实现 半导体激光器作为激光技术的重要组成部分，在激光远程无线电力传输中扮演着关键角色。为了提高半导体激光器的性能，需要对其光束进行整形，以满足激光空间均匀性的要求。本文设计了一种基于光楔-曲面镜-棱镜组的线阵半导体激光束整形系统，通过数值计算方法，取得了系统中各元件的参量及理论整形效果，并加工出实物元件，搭建整形系统。 整形系统的设计中，光楔-曲面镜-棱镜组作为核心元件，负责将半导体激光器的光束整形为所需的形状和大小。通过对系统中各元件的参数优化和调整，可以实现激光束阵列快轴和慢轴方向的扩束与准直，并调节输出光斑的形状及光强均匀度。 实验结果表明，整形后的激光光斑尺寸为9.9cm × 9.6cm，能量均匀度为68.9%，系统能量传输效率为71.3%。这些结果表明，该系统可以满足激光空间均匀性的要求，并且可以广泛应用于激光远程无线电力传输领域。 此外，本设计还可以应用于其他领域，如激光切割、激光焊接、激光医疗等，提高激光器的性能和应用价值。本研究结果具有重要的实用价值，为激光技术的发展和应用提供了有价值的参考。 知识点： 1. 半导体激光器的工作原理和特点 半导体激光器是一种基于半导体材料的激光器，具有高功率、高效率和小体积等特点。在激光远程无线电力传输中，半导体激光器扮演着关键角色。 2. 光束整形技术 光束整形技术是指对激光束进行形状和大小调整，以满足不同的应用要求。常见的光束整形技术包括光楔-曲面镜-棱镜组、diffractive optical elements等。 3. 光学设计 光学设计是指对光学系统的设计和优化，以满足特定的应用要求。包括光学元件的选择、参数优化和调整等。 4. 激光远程无线电力传输 激光远程无线电力传输是指使用激光技术进行远程无线电力传输的过程。该技术具有高效率、长距离和高安全性的特点。 5. 光电池组件 光电池组件是激光远程无线电力传输过程的关键元件，负责将激光能量转换为电能。 6. 数值计算方法 数值计算方法是指使用数学模型和算法来模拟和优化光学系统的性能。常见的数值计算方法包括finite-difference time-domain method、finite element method等。