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第 32卷 第 5期
光 学 学 报
Vol.32,No.5
2012年 5月
ACTAOPTICASINICA
May,2012
基于液晶空间光调制器的激光束整形
于晓晨 胡家升 王连宝
(大连理工大学信息与通信工程学院,辽宁 大连 116024)
摘要 采用相位混合算法(PMA)与平滑修正法相结合的混合算法,对激光发出的高斯光束进行整形,得到了均方
误差和顶部不均匀度均明显降低的等光强分布。利用液晶空间光调制器(LCSLM)的相位调制特性,实现了对高斯
光束的光束整形,获得了光强均匀分布的圆光束和矩形光束输出。得到的输出光束顶部不均匀度和均方误差都低
于 5%,能量集中度在 90%以上。表明此方法是一种实时、可控和高效的激光束整形方法。
关键词 光学设计;光束整形;液晶空间光调制器;相位混合算法 平滑修正混合算法
中图分类号 O436 文献标识码 A doi:10.3788/AOS201232.0514001
LaserBeam ShapingBasedonLiquidCrystalSpatialLightModulator
YuXiaochen HuJiasheng WangLianbao
(SchoolofInformationandCommunicationEngineering,DalianUniversityofTechnology,
Dalian,Liaoning116024,China)
Abstract Ahybridalgorithm basedonthephasemixturealgorithm (PMA)andprofilesmoothingalgorithm is
usedforlaserbeam shaping,reducingmeansquareerrorandnonuniformityofoutputbeam atthesametime.
Usingthephasemodulationcharacteristicsofliquidcrystalspatiallightmodulator(LCSLM),anexperimental
opticalsystem isbuiltup.TheinputGaussianlaserbeam isshapedtoflattopcircularbeam andrectanglebeam
respectively.Thetopbeam nonuniformityandmeansquareerroroftheoutputbeamsreceivedbyCCDareless
than
5%,and the energy concentration ishigherthan 90%. Thismehod isproved to be a realtime,
controllableandefficientlaserbeam shapingmethod.
Keywords opticaldesign;beam shaping;liquidcrystalspatiallightmodulator;phasemixturealgorithm
profilesmoothinghybridalgorithm
OCIScodes 140.3300;230.6120;220.4830;110.0100
收稿日期:20111008;收到修改稿日期:20120109
基金项目:国家自然科学基金(60877003)和辽宁省高校重点实验室(LS2010037)资助课题。
作者简介:于晓晨(1986—),女,博士研究生,主要从事激光光束整形技术方面的研究。
Email:dorothy_yu526@126.com
导师简介:胡家升(1941—),男,教授,主要从事工程光学、成像科学与图象处理、光学系统设计、信息安全与防伪技术和
X射线成像技术等方面的研究。Email:jshu@dlut.edu.cn(通信联系人)
1 引 言
随着激光技术的发展,激光的应用越来越广泛,
而激光束的光强呈现高斯分布这一特性限制了它的
应用范围。例如在激光投影印刷、激光雷达、表面热
处理、激光核聚变及全息术等应用领域中,都要求激
光光束的能量呈均匀分布
[1]
;因此,为了进一步拓
宽激光的应用领域,需要对激光束进行整形,得到符
合要求的输出光束。为了解决激光束整形问题,研
究人员提出了多种整形元件。典型的整形元件有双
折射透镜
[2]
、非球面系统
[3]
、二元光学元件
[4]
和微
透镜阵列系统
[5]
等。这些元件都能实现激光束整
形,但各有优缺点。二元光学元件有着衍射效率高、
微型化和阵列化等优点,但目前国内二元光学元件
的加工还没有达到较高的水平
[6]
。非球面透镜组
对单模激光束的整形效果较好
[3]
,但不适用于强度
分布未知的多模激光束。微透镜阵列光学聚焦系统
对多模激光束进行整形
[5]
,加工工艺简单,但容易
产生干涉斑纹。
05140011
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