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半导体激光器光束的非傍轴传输特性

作　者: 李婧
导　师: 徐强
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 光学
关键词: 半导体激光器非傍轴光束激光传输光束准直
分类号: O436.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

半导体激光器以其体积小、重量轻、可靠性高、转换效率高、可直接调制等特点而成为信息技术的关键器件,在光通讯、激光测距、信息处理与存储等方面有着重要应用。由于半导体激光器结构的特点,其输出的光束质量不好,具有较大的发散角,使光束的传输不再遵循傍轴传输规律。因此在许多应用领域中,必须更准确的了解光束的非傍轴传输特性。本文以光束的非傍轴传输为出发点,总结了关于非傍轴光束传输的几种基本研究方法,并对它们的优缺点进行比较分析。用高斯光束模型描述半导体激光器的光场模型,在严格的矢量衍射理论角谱表示的基础上,对高斯光束通过圆孔衍射后,非傍轴标量场和矢量场衍射光束的能量传输特性进行对比分析。基于半导体激光器的远场模型,讨论了非傍轴光束经过透镜准直后的情况,利用稳相法推导出准直光场的近似解析表达式,分析了光束经透镜准直前后的强度分布。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-13
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 论文主要内容  11-13
第二章半导体激光器理论  13-23
  2.1 半导体激光器的工作原理  13-15
    2.1.1 半导体激光器的粒子反转  13
    2.1.2 半导体激光器有源介质的增益系数  13-14
    2.1.3 阈值增益  14-15
  2.2 半导体激光器的特性  15-17
  2.3 半导体激光器的空间模式  17-23
    2.3.1 半导体激光器的光束发散角  18-21
    2.3.2 半导体激光器的像散  21-23
第三章非傍轴光束传输的研究方法  23-33
  3.1 波动光学基本方程  23-24
  3.2 微扰级数法  24-26
  3.3 矢量瑞利-索末菲（Rayleigh-Sommerfeld）衍射积分法  26-28
  3.4 角谱表示法  28-30
  3.5 虚点源法  30
  3.6 算子光学法和李代数法  30
  3.7 光流体模型和微分几何方法  30-33
第四章非傍轴高斯光束圆孔衍射的能量传输特性  33-47
  4.1 非傍轴标量高斯光束衍射场的能量传输  33-41
    4.1.1 标量场截面上的光强  33-34
    4.1.2 光束衍射场的能量分布  34-36
    4.1.3 数值计算及分析  36-41
  4.2 非傍轴矢量高斯光束衍射场的能量传输  41-46
    4.2.1 矢量场截面上的光强  41-42
    4.2.2 光束衍射场的能量分布  42-45
    4.2.3 数值计算及分析  45-46
  4.3 本章小结  46-47
第五章半导体激光器光束的传输特性  47-59
  5.1 不同类型半导体激光器光场分布模型  47-50
    5.1.1 小功率半导体激光器的光场分布  47-48
    5.1.2 大功率半导体激光器的光场分布  48-50
  5.2 半导体激光器大发散角光束的准直整形  50-55
    5.2.1 薄透镜作为相位变换器  50-52
    5.2.2 光束在准直场的传输特性  52-54
    5.2.3 实验及计算结果  54-55
  5.3 非傍轴洛伦兹高斯光束的准直特性  55-58
  5.4 本章小结  58-59
结束语  59-61
致谢  61-63
参考文献  63-67
论文发表情况  67-68

半导体激光器光束的非傍轴传输特性

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