大功率LD准直光学系统仿真研究.pdfVIP

第 1期 电 光 系 统 NO．1 2008年3月 ElectronicandElectro—opticalSystems Mar．2oo8 大功率 LD准直光学系统仿真研究 吴登喜，董光焰，徐 占辉 ，田 勇 中国电子科技集团公司第二十七研究所，郑州 450015 摘 要：从激光雷达、激光测距等激光探测工程应用领域出发，分析 比较了几种大功率 LD的准直光学系 统，结合实际应用例子 ，在ZEMAX中构建LD及二级准直光学系统模型，并给出仿真和试验结果 ，结论表明 仿真和试验结果一致，能够满足应用需求。 关键词：激光二极管；二级准直；Zemax仿真 中图分类号：TN248 文献标识码：A Study0nHigh—powerLDCollimatingOpticalSystem Simulation WUDeng—xi，DONG Guang—yan，XUZhan—hui，TIANYong rThe27thResearch stituteofChinaElectronicsTechnology Groupcorporation，Zhengzhou450015，China) Abstract：Basedoncertainlaserdetectionapplications，suchaslaserradar，laserrangefinderetc．，several high—powerLD collimatingsystemshadbeencomparedwithandanMyzed．Accordingtotherealsystem，a modelofLD na dthetwo—stagecollimatingopticalsystem wasbuiltinZEMAX．11hesimulatingnadtesting resultswereshowingagreement．11heconclusionisthattheLDcollimatingsystem simulationCna meetthere— alrequirements． Keywords：laserdiode；second —stagecollimation；Zemaxsimulation 单级准直光学系统一般用于激光照明、激光 1 前言 近程探测等方面。在从事激光近程探测时，从缩 小系统体积、减轻重量，降低成本等方面考虑，一 激光二极管 LD(1aserdiode)及其阵列 LDA 般采用单级单透镜光学系统，将 LD的有源发光 (1aserdiodearray)的主要特点是高效、稳定、结 层放置在焦点处，使LD光束准直输出。 构简单，已成为最具有竞争力的激光光源，在医 2．2 柱透镜准直 疗、工业、军事等领域有广泛的应用前景。 LD单级准直光学系统并不是严格意义上的 LD由于其特殊的工作原理，其光束发散角在 准直系统，在远程探测领域、半导体泵浦等应用 垂直与平行于P—n结两个方向上相差很大。通 对准直性要求较高时，可采用柱透镜对快轴方向 常把垂直于P—n结方向称为快方向，平行于P— 和慢轴方向的发散角分别进行压缩，通过正负柱 n结方向称为慢方向。快轴方向上的光束发散角 透镜焦距的合理分配和间距，得到所需要的光束 通常在 3O。～5O。之间，M 一1；慢轴方向发散角一 发散角。 般在8。～15。之间，M 1000，正是由于这两个方 2．3 二级准直 向上的光束质量的极不均衡性使得LD应用起来 柱透镜准直需要柱透镜母线和LD快慢轴 比较困难，因此必须采用准直光学系统，大比例压