微透鏡陣列系統(tǒng)勻化特性的分析和實驗研究.pdf

1、具有光強空間均勻分布特性的平頂激光光束，已成為在激光熔覆、太陽能電池劃片、半導體基片退火、激光照明等領域必備的光源。因此將高斯光束整形為平頂激光光束具有重要的應用價值。常見的光束整形技術有非球面透鏡組、多邊形勻化棒、衍射光學元件、微透鏡陣列等方法。微透鏡陣列整形技術因具有光束適應性強、光強透過率高等優(yōu)點，使其被廣泛應用。
　　本論文主要從光線追跡理論和傅里葉光學理論兩個方面對微透鏡陣列系統(tǒng)勻化特性進行分析，建立了光線追跡分析模型和

2、光場追跡分析模型，并開展相應的實驗研究。主要研究工作有：
　　(1)基于光線追跡理論，建立微透鏡陣列系統(tǒng)勻化特性的光線追跡模型，將光束的光強分布與光線的位置分布之間的關系聯(lián)系起來。該分析模型彌補了原有幾何模型不能分析光強均勻性的不足。同時討論了入射光的光強分布、入射光斜入射角度、觀測距離、微透鏡個數(shù)和聚焦透鏡像差對勻化效果的影響。
　　(2)基于傅里葉光學理論，建立微透鏡陣列系統(tǒng)勻化特性的光場追跡模型，推導出出射光場的光強分

3、布解析式，指出微透鏡陣列能夠?qū)崿F(xiàn)光束勻化的原因，即由單透鏡的衍射效應和多光束的干涉效應二者共同決定。同時通過傅里葉變換的理論，討論了入射光強的振幅和相位分布對勻化特性的影響，揭示微透鏡陣列系統(tǒng)對任意光強分布的勻化本質(zhì)。
　　(3)基于傅里葉光學分析模型的理論基礎，給出任意光強空間分布的衍射型微透鏡陣列的設計方法，即利用 G-S迭代算法算出衍射微透鏡單元的相位分布函數(shù)，再將其進行陣列化，最終給出該類器件的設計方案。
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