摘要：為了壓縮905nm 的半導體激光， 以用于遠程測距， 采用幾何光路原理， 設計了由兩個相互垂直的橢圓柱面透鏡組成的準直系統(tǒng)， 并在 ZEMAX 軟件的非序列模式下實現(xiàn)仿真半導體激光器快慢軸的初始發(fā)散角為30°和15°， 經過柱面透鏡后， 半導體激光器兩個方向的發(fā)散角都大大壓縮；經準直后， 激光束的快慢軸發(fā)散角分別為 4. 4mrad 和3. 6mrad， 基本滿足了遠程測距的要求 結果表明， 橢圓面柱透鏡對半導體激光有很好的準直作用。

引言

半導體激光器( laser diode， LD) 以其體積小 效率高 易于集成 可高速直接調制等優(yōu)點［1- 2］， 被廣泛用于激光雷達 激光測量 激光照明 激光制導 激光打印以及高密度信息記錄與讀取等領域［3- 4］ 但是半導體激光器發(fā)射的激光光束具有在垂直和平行于結平面兩個方向發(fā)散角不同 光斑形狀不規(guī)則( 如一般是橢圓型或長條型) 存在固有像散等缺點， 這使得半導體激光3 維掃描成像雷達的測程 測距精度大大受影響， 為了適用于遠距離空間激光測距， 必須對半導體激光發(fā)散光束進行準直［5- 8］ 作者主要采用橢圓面柱透鏡［9- 10］對905nm 的半導體激光做準直整形處理， 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， 從而達到提高測程和測距精度的目的。

1.理論分析及計算

采用 OSARM 公司的型號為 SPL LL90 _3 的半導體激光器 查看使用說明書得到: SPL LL90_3 型號的半導體激光器在弧矢( 平行于結平面) 方向上的發(fā)散角 = 15°， 在子午( 垂直于結平面) 方向上的發(fā)散角= 30°， 整個激光器的峰值功率為70W半導體激光器有源區(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)半導體激光束兩個方向的發(fā)散角不同的特點， 采用兩個互相垂直的柱透鏡組分別對兩個方向的光束進行準直，選用的兩個柱面鏡面型為橢圓面如圖1 所示， 半導體激光器發(fā)出的子午光線先經

過母線平行于激光束慢軸方向的柱透鏡后變成準平行光束( 平行光束不可能實現(xiàn)) 由于第2 個柱透鏡 M2對于子午光線的發(fā)散角無影響， 可看作平板玻璃 圖2 顯示弧矢光線經過第1 個透鏡 M1 時， 光束會發(fā)生偏移， 但不會影響光束的發(fā)散角， 在經過第 2 個柱透鏡時， 弧矢光也同樣得到準直， 輸出準平行光.....

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