摘要：為了壓縮905nm 的半導(dǎo)體激光， 以用于遠(yuǎn)程測(cè)距， 采用幾何光路原理， 設(shè)計(jì)了由兩個(gè)相互垂直的橢圓柱面透鏡組成的準(zhǔn)直系統(tǒng)， 并在 ZEMAX 軟件的非序列模式下實(shí)現(xiàn)仿真半導(dǎo)體激光器快慢軸的初始發(fā)散角為30°和15°， 經(jīng)過柱面透鏡后， 半導(dǎo)體激光器兩個(gè)方向的發(fā)散角都大大壓縮；經(jīng)準(zhǔn)直后， 激光束的快慢軸發(fā)散角分別為 4. 4mrad 和3. 6mrad， 基本滿足了遠(yuǎn)程測(cè)距的要求 結(jié)果表明， 橢圓面柱透鏡對(duì)半導(dǎo)體激光有很好的準(zhǔn)直作用。

引言

半導(dǎo)體激光器( laser diode， LD) 以其體積小 效率高 易于集成 可高速直接調(diào)制等優(yōu)點(diǎn)［1- 2］， 被廣泛用于激光雷達(dá) 激光測(cè)量 激光照明 激光制導(dǎo) 激光打印以及高密度信息記錄與讀取等領(lǐng)域［3- 4］ 但是半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光光束具有在垂直和平行于結(jié)平面兩個(gè)方向發(fā)散角不同 光斑形狀不規(guī)則( 如一般是橢圓型或長(zhǎng)條型) 存在固有像散等缺點(diǎn)， 這使得半導(dǎo)體激光3 維掃描成像雷達(dá)的測(cè)程 測(cè)距精度大大受影響， 為了適用于遠(yuǎn)距離空間激光測(cè)距， 必須對(duì)半導(dǎo)體激光發(fā)散光束進(jìn)行準(zhǔn)直［5- 8］ 作者主要采用橢圓面柱透鏡［9- 10］對(duì)905nm 的半導(dǎo)體激光做準(zhǔn)直整形處理， 使得激光的發(fā)散角盡可能的小， 接收物體表面的激光光斑盡可能的小，而且規(guī)則， 從而達(dá)到提高測(cè)程和測(cè)距精度的目的。

1.理論分析及計(jì)算

采用 OSARM 公司的型號(hào)為 SPL LL90 _3 的半導(dǎo)體激光器 查看使用說明書得到: SPL LL90_3 型號(hào)的半導(dǎo)體激光器在弧矢( 平行于結(jié)平面) 方向上的發(fā)散角 = 15°， 在子午( 垂直于結(jié)平面) 方向上的發(fā)散角= 30°， 整個(gè)激光器的峰值功率為70W半導(dǎo)體激光器有源區(qū)只有約 0. 1 m ～ 0. 2 m 的厚度， 可以近似看作沿慢軸方向的線光源 根據(jù)半導(dǎo)體激光束兩個(gè)方向的發(fā)散角不同的特點(diǎn)， 采用兩個(gè)互相垂直的柱透鏡組分別對(duì)兩個(gè)方向的光束進(jìn)行準(zhǔn)直，選用的兩個(gè)柱面鏡面型為橢圓面如圖1 所示， 半導(dǎo)體激光器發(fā)出的子午光線先經(jīng)

過母線平行于激光束慢軸方向的柱透鏡后變成準(zhǔn)平行光束( 平行光束不可能實(shí)現(xiàn)) 由于第2 個(gè)柱透鏡 M2對(duì)于子午光線的發(fā)散角無影響， 可看作平板玻璃 圖2 顯示弧矢光線經(jīng)過第1 個(gè)透鏡 M1 時(shí)， 光束會(huì)發(fā)生偏移， 但不會(huì)影響光束的發(fā)散角， 在經(jīng)過第 2 個(gè)柱透鏡時(shí)， 弧矢光也同樣得到準(zhǔn)直， 輸出準(zhǔn)平行光.....

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