课程设计任务书--半导体激光器整形透镜设计与仿真.doc

燕山大学 课 程 设 计 说 明 书 题目：半导体激光器整形透镜设计与传真 学院(系)：信息学院 年级专业：光信息科学与技术 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称：副 教 授 燕山大学课程设计（论文）任务书 院（系）：信息学院 基层教学单位：电子科学与技术 学 号 学生姓名 专业（班级） 光信息科学与技术 设计题目 半导体激光器整形透镜设计与仿真 设 计 技 术 参 数 808nm的半导体激光器： Wavenumber：0 ；Astigmatism： (半导体激光器的像散值一般在以上。(X方向发散角)；y-divergence：(Y方向发散角)；X-SuperGauss：1 柱面镜： 材料：BK7 设平凸透镜后表面的曲率中心位于o点，半径为r。 根据折射定理，及简单的几何关系可求得， 平凸柱透镜的口径设为 激光器到柱面镜距离Z0=0.2027mm 设 计 要 求 设计一个平-凸柱透镜。用这个平-凸柱透镜压缩半导体激光器输出光束的横向(y向)发散角，使光束在横向和侧向(x向)的发散角基本相同。 工 作 量 2周 工 作 计 划 1．熟悉题目要求、背景，软件使用方法； 2．根据课设要求逐步按照提示熟悉软件各个方面的使用； 3．根据在熟悉软件过程中掌握到的方法，按照设计要求完成实验 参 考 资 料 燕山大学课程设计评审意见表 指导教师评语： 成绩： 指导教师： 年 月 日 答辩小组评语： 成绩： 评阅人： 年 月 日 一、课设目的： 1、了解光学设计的过程； 2、复习光学原理和激光原理的相关知识； 3、学习光学软件ZEMAX的使用。 二、题目背景： 半导体激光器具有转换效率高、体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、能直接调制且集成能力强等特点，而成为信息技术的关键器件。 但它的缺点也同样明显。半导体激光器光区几何尺寸不对称，存在像散，远场呈椭圆状。难于直接与光纤藕合，也难于直接用于泵浦固体激光器。由于半导体激光器的有源层较薄，所以在横向(即图中的y方向)有较大的发散角。定义在基模高斯光束峰值光强之半处的发散角全角一般为。在侧向(即图中的x方向)，因有较大的有源层宽度，所以发散角较小，一般为。x，y两个方向的束腰不在同一位置，即存在固有像散。像散值一般在以上。 因此半导体激光器阵列的输出光束必须经过光学系统的整形之后才能实际应用，包括对光束进行准直，像散校正及圆化处理等。在侧面泵浦固体激光器材料加工等应用中还要求对光束进行均匀化处理。本题目就是用柱面镜对半导体激光器发出的光束进行准直，使光束在两个方向的发散角基本相同。Wavenumber：0 (此参数在对随机光线进行追迹时使用。此项设为0，表示多色。在0选项下，软件会根据在波长数据编辑器中定义的各波长的加权值，随机地选择所追迹光线的波长。) Astigmatism： (半导体激光器的像散值一般在以上。(X方向发散角) y-divergence：(Y方向发散角) X-SuperGauss：1 (X-SuperGauss参数必须设为1或比1大的数。取1，表示光束是典型的高斯光束。当取比1大的值时，表示光束比较接近方形。) Delta X, Y：取默认值。当用多个source diode构成阵列结构时，Delta X和Delta Y分别表示X和Y方向单个source diode间的间隔。 柱面镜的材料：BK7 设平凸透镜后表面的曲率中心位于o点，半径为r。 根据折射定理，及简单的几何关系可求得， 平凸柱透镜的口径设为 三、设计流程图 四、具体步骤： 1．设计平-凸柱透镜（参照07课设第三天）： 首先打开软件，创建一个在序列模式下的工作状态的镜头数据编辑器，此时的编辑器包含物面，光阑和像面三个面。在第二面后面插入一面，设置类型为toroidial,将相应的厚度，口径，材料等参数输入。此时的编辑器如下图所示： 将第二面和第三面的光圈类型设置为方形光圈，设置X，Y方向的宽度都为0.3mm，这样即可得到题目要求的柱面镜。 转换为非序列面： 在第一个面之后插入一个虚面，设置为光阑面，转换成非序列模式，再用非序列模式打开，即转换为非序列工作模式，下图即为非序列模式下的柱面镜的3D绘图： 在面1前插入曲面，在该面类型处右击，选中“Make Surface Stop”，