激光准直技术分类
激光检测技术
能够形成粒子数反转分布的工作物质称为增益介质。
把原子送上高能级。把粒子从基态激发到高能级，使在某两个能级之间 实现粒子数反转的过程称为泵浦。
实现泵浦的方法有很多，通常采用以下几种： (1) 光泵浦 (2) 电泵浦 (3) 化学反应
激光载波测温原理方框图
激光载波测温的发射部分
RT-热敏电阻；V1-单结晶体管；V2-晶闸管； T1，T2-脉冲变压器
f
1
1
RT CT ln 1
脉冲调频波
调频波解调原理
(a) LC谐振电路；（b）谐振曲线；（c）调频波及调幅波
2. 激光准直测量技术
激光准直仪按工作原理可分为振幅测量法、干涉测量法和偏振测量法。 干涉测量法是在以激光束作为直线基准的基础上，又以光的干涉原理
3. 谐振腔的共振作用与激光的形成
在增益介质的两端安装两块相互平行的反射镜，一块为全反射镜（反射 率近似为1），另一块为部分反射镜（反射率必须大于某一值），构成一 个光学共振腔（又称谐振腔）。谐振腔对光的模式有选择作用，即对光的 频率、相位、偏振及传播方向有严格的选择。
要形成激光，首先必须利用激励能源，即泵浦激 活介质内部的一种粒子，使其在某些能级间实现粒 子数反转分布，这是形成激光的前提条件。同时， 还必须有使光产生放大作用的增益介质和使光产生 共振作用的谐振腔。泵浦、增益介质和谐振腔是激 光产生的三要素。同时光在谐振腔内来回一次所获 得的增益必须等于或大于它所遭受的各种损耗之
激光准直测量的应用
机床导轨不直度的激光准直测量原理图
进行读数来进行直线度测量的。 1．楔形板干涉法
激光准直的基本步骤
激光准直的基本步骤嘿，咱今儿个就来讲讲激光准直那些事儿哈！你可别小瞧这激光准直，它就像是给各种工程、测量啥的安上了一双精准的眼睛呢！那激光准直的第一步啊，就好比是给一场精彩演出拉开帷幕，得先把激光源给准备好呀！这激光源就像是舞台上的主角，得闪亮登场才行。
得挑个质量好的、稳定的激光源，不然它一会儿亮一会儿暗的，那可咋整啊！这就好像你要去跑步，总不能穿双破鞋吧，那不得把脚给磨破喽。
第二步呢，就是调整激光束的方向啦！这就好像给箭调整方向，得让它直直地朝着目标飞过去呀。
要是方向歪了，那可就射偏啦！得小心翼翼地调整，不能马虎。
你想想，要是射箭的时候手一抖，那箭不就不知道飞到哪里去啦。
接下来第三步，是设置好接收装置。
这接收装置就像是守门员，得稳稳地接住激光束传来的信号呀。
要是接收装置没弄好，那激光束就算射得再准，也没个落脚的地儿呀。
就好比你踢球，踢得再好，没人接球，那不是白搭嘛。
第四步呢，就是要进行精确的测量和校准啦！这可不能有一点差错，就跟你做数学题一样，一个小数点错了，那结果可能就全错啦。
得反复测量，反复校准，确保万无一失。
然后到了第五步，还得实时监测和调整呢！这世界上可没有一成不变的事儿，环境啊、条件啊随时都可能变化。
就好像天气，一会儿晴天一会儿下雨的，你得随时注意着，及时调整激光准直的状态呀。
不然，前面的功夫不就白费啦？激光准直啊，虽然听起来挺高深莫测的，但只要咱一步一步来，就像盖房子一样，一砖一瓦地垒起来，肯定能把它弄好呀！它在好多领域都发挥着大作用呢，比如建筑、测量，那可都少不了它。
你说，这激光准直是不是很神奇呀？咱可不能小瞧了这些个技术，它们可是能让我们的生活变得更美好、更精确呢！咱得好好了解了解，说不定哪天自己也能用上呢，对吧？。
半导体激光器光束准直技术研究
半导体激光器光束准直技术研究摘要：相较于其他激光器，半导体具有结构简单、功耗低、操作方便等优点，且目前已广泛应用于激光领域，例如：激光通信、激光测距等。
基于半导体激光器的基本结构，在垂直于结平面方向上，它发出的光束的发射角大小大约为30o；而在平行于结平面方向上，它的发射角大约为10o。
正是由于两者的发射角相差太大，所以半导体激光器在应用过程中，利用特殊的光学系统对其输出光束进行准直是非常有必要的。
本文开篇部分主要介绍了半导体激光器的发展现状和准直意义，中间部分主要讲述了半导体激光器的基本原理与结构分类，最后大概介绍了一些半导体激光器光束准直方法。
关键词：半导体激光束；准直；整形一、半导体激光器的发展现状和准直意义半导体激光器从二十世纪六十年代开始发展，较其他激光器落后几年，如今半导体激光器的技术已相当成熟。
二十世纪七十年代开始，人们重点研究了半导体激光器的动态特性，使其主要朝着两个方面发展，其一是功率型激光器，主要以提高光功率为主；其二是信息型激光器，主要以传递信息为主。
近年来，人们也研发出了高功率半导体激光器，其指的是脉冲输出功率在5W以上，且连续输出功率在100mW以上。
二十世纪九十年代，在泵浦固体激光器的作用下，高功率半导体激光器的研发取得了实质性进展，主要指半导体激光器的连续输出功率可以达到5W~30W左右，得到了很大的提高。
现在，高功率半导体激光器在国内外的发展已相当白热化，其中国外商品化的大功率半导体激光二极管阵列已达到千瓦级别，而国内的样品器件要稍微落后一点，但也已达到了600W。
现如今，半导体激光器已广泛应用于各行各业，但是在应用过程中，出现了一些问题，主要是由于半导体激光器的波导结构造成的。
这些问题主要表现在三个方面：其一，半导体激光束在快轴方向和慢轴方向的发射角之间相差太大，其中在慢轴方向的发射角大概在10o左右，而在快轴方向上的发射角甚至可以达到60o左右；其二，半导体激光器具有固有像散，即半导体激光器在慢轴和快轴两个方向上的束腰不在同一地方；其三，半导体激光器的远场的光斑为椭圆形的。
光学测试技术-第2章-光学准直与自准直技术1
(-z-)--z处的光斑半径（光强下降到光斑中心光强的
1/ e处2 的光斑半径； ----激光波长； --n--传播空间的折
射率，在大气中传输时取为1。
第一节 激光束的准直与自准直技术
其中
2
(
z)
02
1
z 02n
2
（1）束腰处的波阵面为平面，此时 R(0) （取束腰位于
坐标原点），则有：
q0
与望远镜视放大率有关，此外还和高斯光束结构参数
（ 10,）z1 有关。增大 （z束1 腰远离望远镜 ）L，1 压缩比
也增大，光束准直性将更好些。
第一节 激光束的准直与自准直技术
总结：望远镜两透镜的距离为 D f1，f2其 中
f2 f1
如果有一高斯分布的激光光束，其发散角为 ，从左方
入射到倒置的望远系统，出射后的发散角 f1
第一节 激光束的准直与自准直技术
由于激光具有极好的方向性，一个经过准直的连续输出的 激光束，可以认为是一条粗细几乎不变的直线。因此可以用 激光束作为空间基准线，这样的激光准直仪能够测量直线度、 平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。
激光准直仪和平行光管、经纬仪等一般的准直仪相比， 具有工作距离长，测量精度高和便于自动控制、操作方便等 优点，可以广泛地用于隧道开凿、管道铺设、高层建筑建造、 造桥、修路、开矿以及大型设备的安装、定位等。
（例如中心斑直径 70m , 保持约1m范围内光强分布基本不变）
这一特点，在测量上可有许多用途。
图示为用于测量物 体表面轮廓的一个
扫描反射镜
CCD相机
例子。准直激光束
通过轴锥镜成为近
似的零阶贝塞尔光 束，经扫描反射镜。 光束在被测表面扫 一条细亮线。
光路准直的调节方法
光路准直的调节方法光路准直的调节方法光路准直是光学实验中非常重要的一环，因为只有光路准直了，才能得到准确的实验结果，否则在实验中很容易出现误差。
在实验室中，光学实验的准直主要是指对激光或其他光源发出的光束进行精细的准直调节，以使光束进入到实验装置中，并且通过最小的损失，达到实验的预期目的。
下面我们将介绍一下光路准直的调节方法。
1. 准直棒法准直棒法是最基本的调节光路的方法，如果实验装置较为简单，常常使用这种方法。
准直棒是由石英玻璃或其他透明材料制成的一根棒，通常它的两端都刻有刻度，具有一定的透明度。
我们可以通过透镜将激光束成一束平行光，再将这束平行光通过准直棒，根据准直棒上的刻度观察光路是否垂直。
如果不垂直，就需要用手轻轻调节准直的位置，使其与光路垂直，达到准直的效果。
通常，在使用准直棒法时，需要预先调整好波长和工作距离，以保证最终的准直效果。
2. 平行光干涉法平行光干涉法是调节光路准直的常用方法之一，它可以提高准直的精度，特别适用于一些要求非常高的实验。
平行光干涉法需要使用一个分束器，在分束器中分离出一个平行光，利用干涉现象观察光路的准直情况，最后再调节准直仪的位置，使其与光路保持垂直。
平行光干涉法的优点是：可以测量非常小的偏移，尤其适用于高精度的准直调节；缺点是需要使用干涉仪器，成本较高。
3. 共焦法共焦法也是一种常用的光路准直方法，它适用于一些要求比较精准的实验。
共焦法需要使用一个三轴向微动台，根据焦点的移动来判断光路是否准直。
这个方法需要使用一些微观显微镜或者其他的设备来观察试样，利用光学放大器的功能把观察器中的试样成像到目标器上，然后在移动三轴向微动台的条件下调整准直仪的位置，通过观察试样的微小变化，判断光路是否准直。
共焦法的优点是非常精确，可以测量微观水平的偏移，适用于高精度的实验；缺点是需要较高的技术和设备投资，成本较高。
4. 激光干涉法激光干涉法也是调节光路的一种方法，它可以测量出光路的精度，并进行准确的调节，具有非常高的准确性。
激光准直原理
激光准直原理激光准直是指将激光束从发散状态变为平行或近似平行的过程，是激光技术中非常重要的一环。
激光准直技术在各种激光应用中都有着广泛的应用，比如激光测距、激光传输、激光加工等领域。
本文将介绍激光准直的原理及其相关知识。
激光准直的原理主要涉及激光的特性和准直元件的作用。
首先，激光的特性决定了它与普通光的区别，激光是一种高度相干、定向性好、波长狭窄的光。
这些特性使得激光在传输过程中能够保持较好的方向性和聚焦性，但是在远距离传输时，由于大气折射等因素会导致激光束发散，因此需要进行准直处理。
其次，准直元件的作用是通过光学方法来改变激光束的传播方向和角度，使其变得更加平行。
常用的准直元件有准直透镜、准直棱镜、准直光栅等。
这些准直元件能够根据激光的波长和特性进行设计，通过透镜的曲率、棱镜的折射等方式来实现激光的准直处理。
在实际的激光准直过程中，需要根据具体的应用需求选择合适的准直元件，并结合激光的特性进行设计和调整。
同时，还需要考虑到环境因素对激光传输的影响，比如大气折射、湿度、温度等因素都会对激光的准直效果产生影响，因此需要进行相应的补偿和校正。
除了传统的光学准直方法，近年来还出现了一些新的激光准直技术，比如自适应光学技术、相位共轭技术等，这些新技术能够更好地应对复杂环境下的激光准直需求，提高激光准直的精度和稳定性。
总之，激光准直是激光技术中至关重要的一环，它直接影响着激光在各种应用中的传输效果和加工质量。
通过对激光特性和准直元件的合理设计和选择，结合新技术的应用，能够更好地实现激光的准直处理，推动激光技术在各个领域的应用和发展。
激光准直的真实原理是什么
激光准直的真实原理是什么激光准直是指通过特定的光学元件以及光学设计手段，使激光光束具有平行光特性的过程。
在激光技术的应用中，激光准直是一个非常重要的工艺步骤，它能够确保激光束在传输过程中的方向性、光强、光斑尺寸等参数的稳定性和一致性，从而提高激光系统的成像质量、测量精度和功率效率等方面的性能。
激光准直的真实原理主要包括两个方面：光学元件的选择和光学系统的调整。
第一，光学元件的选择：在激光准直的过程中，光学元件起到了至关重要的作用。
其中，最常用的光学元件包括准直透镜、锥形透镜以及棱镜等。
准直透镜是最常见的光学元件之一，在激光准直中主要用于改变光束的方向、焦距和尺寸等参数。
而锥形透镜则可以将被准直的光束聚焦成较小且尺寸均匀的激光光点，从而实现光束的微聚焦。
另外，棱镜可以通过反射和折射等光学原理，对激光光束进行线性调整，实现光束的偏转和对准等功能。
根据激光准直的要求和实际应用场景的不同，选择合适的光学元件是至关重要的。
一般来说，需要综合考虑光学元件的透射率、折射率、材料的热膨胀系数以及成本等因素，以确保光学元件能够在激光准直中具有较好的性能和稳定性。
第二，光学系统的调整：在选择合适的光学元件后，还需要对光学系统进行精确的调整，以实现激光准直的目标。
光学系统的调整主要包括光路对准、调焦和调整光斑尺寸等方面的操作。
首先，进行光路对准是激光准直的重要步骤。
通过调整光学元件的位置和角度，使得光线在系统中的传输路径保持平行，以确保激光光束具有稳定的方向性和光强分布。
其次，进行调焦操作是实现激光准直的关键环节。
通过改变准直透镜或锥形透镜的位置和焦距，使激光光束能够在一定距离内保持最佳的聚焦效果，以实现激光准直的最终目标。
此外，调整光斑尺寸也是激光准直中需要考虑的因素之一。
根据实际需要，通过调整光学元件的直径、形状和倾斜角度等参数，改变激光光斑的大小和形状，以满足特定的应用需求。
综上所述，激光准直的真实原理主要包括光学元件的选择和光学系统的调整。
激光准直原理
激光准直原理
激光准直是指将激光束聚焦为一束平行光线的过程。
它是激光技术中非常重要的一环，广泛应用于光学通信、激光加工、激光测量等领域。
激光准直的原理主要包括激光源的产生、光束的整形和聚焦。
下面将详细介绍每个步骤。
首先，激光源产生的是一束具有高度相干性、单色性和直线性的光。
常见的激光源包括氦氖激光器、二极管激光器等。
这些激光源能够提供高质量的激光光束，为后续的准直提供了良好的基础。
接下来，需要对激光光束进行整形，以确保其具有平行的性质。
通常采用的方法是通过透镜组对光束进行整形。
透镜组包括凸透镜和凹透镜，在透镜的作用下可以将光束进行弯曲和聚焦，从而得到平行的光线。
此外，还可以使用棱镜来实现光束的整形。
最后，需要对光束进行聚焦，使其达到所需的直径。
这一步通常使用聚焦透镜来完成。
聚焦透镜具有特定的焦距，它使光束经过折射后聚焦在焦点上。
利用不同焦距的透镜可以实现不同直径的光束聚焦。
总而言之，激光准直通过激光源的产生、光束的整形和聚焦三个步骤，将激光光束变为一束平行光线。
这个过程是激光技术中至关重要的一环，它为后续的光学应用提供了基础。
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1.2激光准直技术分类
按检测原理激光准直技术大致可分为三个类型。
（一）振幅(光强)测量型
利用激光本身的方向性，以激光光强分布中心作为准直基线，是这类准直方法的最初型式。
当用位敏光电器件或CCD作为探测器时-可同时实现二维测量，这是振幅测量型激光准直仪的优点。
然而如前面所述，由于激光漂移、光线弯曲、大气扰动以及光束横截面内光强分布的不对称性的影响，直接利用激光本身作准直基线，稳定性最好也只能达到5
10 量级。
为提高准直精度，必须有效地克服上述影响，于是出现了多种设计方案，如菲涅尔波带法、零级条纹干涉法、零级衍射同心圆法、不对称位相板法 ]、海定格非定位干涉条纹法 ]、对称双光束法、单模光纤法等。
这些方法在克服激光漂移及光强不对称分布的影响方面起到了好的效果-然而对大气扰动的影响仍无法解决
1、 Fresnel波带片法
激光束通过Fresnel波带片形成十字形的能量分布。
以十字线的中心作为准直基线，来克服光强分布不对称的影响，但因为波带片有确定的焦距，不可能在很长距离上都得到清晰的十字像。
2、位相板法
采用二维非对称位相板，它的四个象限上每两个相邻的象限具有二相位差，所形成的直边衍射图是亮背景上的一个暗十字。
这种方法很适合于对中控制，但由于衍射的作用，测量范围不可能太大。
3、双光束准直法
两光束是由一个空间棱镜分出的。
当激光器的出射光束漂移时，经过棱镜之后的两光束漂移方向相反。
采用两光束的平分线作为准直基线可以克服激光器的漂移影响，但该系统对双光束的平行性要求较高，在长距离范围内不易实现。
4、反馈控制法
利用闭环反馈技术，实时修正各种因素而致的漂移误差，来提高准线精度，进而实现高精度的激光准直测量。
反馈控制法准直系统在出现光束漂移时，反馈系统的接收装置(控制用探测器)接收到该信号。
并将其转换为相应的电信号，此信号再经驱动放大，作用于驱动机构(压电陶瓷)，来对激光束的方向进行二维调整，从而实现对光束漂移量的实时修正，提高准线的精度。
该系统经实验测试表明:准直距离为5m，相对精度为
7
1-
⨯。
10
5、单模光纤准直法
采用单模光纤激光准直主要是将激光器本身的漂移抑制到最少的程度。
实际上，激光器发出的光经过单模光纤后，其单模光纤的出射端点相当于二次光源，理论上，激光光束的稳性只取决于光纤出射点在空间的稳定性，激光器与光纤入射端点的相对位置的变化只影响它们之间的耦合效率。
（二）相位测量型
这类准直装置大多属于激光准直干涉仪，其工作原理是让直线度误差引起干涉信号的相位变化而被检测出来相位测量型大部设计成千涉仪两臂(测量光束与参考光束)在传播方向上呈对称分布。
因此，其准直基线不是激光束本身，而是测量光束与参考光束的对称轴。
这在克服激光漂移的影响方面有较好的效果当两束光靠得很近时，对大气扰动的影响也能有所减轻属于相位测量型的准直方案有：双频激光干涉法、直线光栅测量法、激光准直干涉法等。
目前双频激光干涉仪在工业上得到广泛的应用。
1、莫尔条纹激光准直
无衍射光是一种光束截面形状不随光传播距离变化的特殊光束，可以作空间直线测量的基准。
由于无衍射光对激光束的准直性要求小，可以采取措施大大减小激光器本身的漂移。
其基本原理是:激光器、空间滤波器、扩束镜和锥镜形成无衍射光，利用无衍射光所形成的、不随传播距变化的贝塞耳函数光环作直线基准Z轴。
该光圆环光栅相迭，产生的莫尔条纹被CCD采集后存储于计算机。
被测物移动过程中相对贝塞耳函数中心线的偏移将会改变莫尔条纹，计算机根据莫尔条纹中心的二维偏移量就可以直接测量出贝塞耳函数光束中心与圆环光栅中心的距离。
从而可以用五维驱动装置跟踪贝塞耳函数光环中心来补偿二维偏移量。
该激光准直系统的定向精度是m
.0μ。
12
m5/
2、双频激光干涉法
激光束被Wollaston棱镜对称分开，射向两面角反射镜并按原路返回于Wollaston棱镜上重新会合被探测器接收。
这种方法精度高、稳定性好，目前应用最广。
但是其测量传感元件不允许在光路中移进移出，记数必须连续，且只能采用不同的附件分段测量直线度。
图1-1所示的清华大学研究开发的自适应双频激光准直系统，参考信号和测量信
号在50米内两光束几乎是重合的，对大气扰动具有相当的自适应能力。
由于在测
量上的改进，可在数十米的长度上无死区的连续测量直线度，在准直距离为llm
,并且测量敏感元件可以从光路中移进移出，能用于同轴度时，标准偏差为6m
的测量
（三）偏振测量型
偏振测量型的代表是激光旋光准直仪，它以往返光束的对称中心作为准直
基线，让直线误差变成激光编振方向的变化(旋光)而设检测来。
它的构思是独特
的-测量灵敏度也很高，往返光束的对称分布对克服激光平漂是有效果的。
当往
返光束靠得很近，甚至重合时·也能在某种程度上减轻大气扰动的影响。
偏振测
量型另一个优点是它的测量元件可在光路中移进移出，这是大多数相位测量型准
直干涉仪做不到的。
这个特点可使它应用于同轴度测量。
图1-3旋光准直光学系统
1.3影响激光准直的主要因。