十激光光学系统演示型
激光技术第八章 ppt课件
现考虑一个脉冲在光纤中的传播，如图8.5-1（a）所示。 由于非线性光学克尔效应，光纤的折射率可写成
n=n1+n2I
（8.5-1）
式但中是I由为于光光强纤，中n2的约光为波3.约2×束10在-1极6c小m截2/W面。的虽纤然芯n中2值传很播小，，因
而光场相当强，而且因光纤很长经传播距离L后产生非线
8.4单模光纤的偏振和双折射
8.4.1 单模光纤的偏振特性 8.4.2 单模光纤的双折射 8.4.3 偏振型单模光纤
1
8.4.1单模光纤的偏振特性
理想单模光纤的模式是HE11模，它是线偏振的，偏振方 向为光纤的径向。在光纤截面上建立x-y直角坐标后， 任一径向的偏振可用两个独立的偏振分量HEx11和HEy11 来表示。在理想条件下，这两个偏振分量的传播常量相 等始HE，终y1即合1模成∆是β为=简原β并x-来β的的y=，径0如。向图在偏8传振.4播-状1中所态两示。个。也分由就量于是始两说终个，保模H持E是x1同独1和向立， 的，所以互不影响。例如，在光纤端面只沿x轴激励 HEx11模时，光纤中不会出现HEy11模，反之亦然。如果 沿轴之间的方向激励HE11模，则光纤中始终存在着 HEx11和HEy11模，它们的幅值比沿光纤不变。
6
我们知道，两个正交分量合成的偏振态由它们的相 位差决定。HEx11和HEy11正是两个正交分量，显然，合 成模（合振动）的偏振状态由传播相位
φ=∆β×l
(8.4-1)
决定，当φ=0时，为线偏振光；当φ=π/2且二分量振幅 相等时，则为圆偏振光；当φ=π时，变为线偏振光，但 偏振方向转过π/2角度；当φ=3π/2时,又变为旋转方向相 反的椭圆偏振光.当φ=2π时,恢复到原线偏振状态,如图 8.4-3（a）~（e）所示。在∆β沿光纤保持不变，即均匀 双折射条件下，上述偏振演变过程将周期重复下去。显 然这个重复周期反映了椭圆截面光纤的固有特性。
《光学系统设计》应用型课程教学设计——以激光扫描系统为例
着科学技术的发展 ． 光学系统设计软件极大地简化 了设 计 过程 ，可 以在 本科 生 的课 堂 上 完整 展示光 学 系统设计 的过程 ， 让学生熟悉作为一名光学工程师 在进行光学系统设计时需要考虑的问题 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７ — ０ ２ — １ ７
基金项 目： 全 国高校光 电专业教 育教 学热 点难点教研 项 目（ １ ９ ） ； 安徽 省教 育厅教 学研 究重 点项 目（ ２ ０ １ ６ ｊ ｙ ｘ ｍ０ ９ ７ ４ ） ； 安徽省振 兴计 划项 目 （ ２ ０ １ ３ ｚ ｙ ｔ ｚ ０ ６ ４ ） ； 黄 山学院教 学研 究项 目（ ２ ｏ ｌ ６ Ｊ ＸＹ Ｊ １ ９ ） 作者简介 ： 马 望（ １ ９ ８ ３ 一 ） ， 安徽六安人 ， 黄 山学院信． Ｅ － － Ｚ － ￣学院副教授 ， 研究方向为光学 系统。
描 系统 各部 件 的设计 和优 化过 程 。
关键 词 ： 光 学 系统 ； Ｚ Ｅ ＭＡ Ｘ： 激 光扫ห้องสมุดไป่ตู้
中图分 类 号 ： Ｇ ６ ４ ２ 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ — ４ ４ ７ Ｘ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ — ０ １ ２ ６ — ０ ０ ５
算法和光学系统的像质评价方法与指标 ， 并初步具 备计算机辅助光学系统设计的能力。为了让学生能 够 更 快地 掌握 如何 利用 计算 机辅 助 完成光 学 系统设 计 ，我们在实际教学中选用了 目前使用较为普遍的 Ｚ Ｅ ＭＡ Ｘ作 为辅 助软 件 。 本 文 将 以激 光 扫描 系统 的设 计 为例 ，展 示 Ｚ Ｅ Ｍ Ａ Ｘ软件在光学系统设计 中的具体应用 。选择
将 光 电专 业 的人 才培 养 与实 践相 联 系 ，毕 业 后的学 生可 以 更 好 、 更快 地 服 务 市场 ， 我们 对 ２ ０ １ ３级 光 电
激光加工光学系统
激光加工机的光学系统--激光束传输.聚焦和观察系统激光基础知识1.1 激光的产生三要素：1.具有亚稳态能级的激活介质——激光工作物质；2.能量泵浦源——提供能量以实现粒子数反转；3.激光谐振腔——多次光放大维持激光振荡；1.2 激光光束的特性1）高光亮度——激光束发散角很小，光能量集中，光强度很高例如：太阳光亮度 3 x 102 W / (cm2.sr) ；气体激光器的光亮度106W / (cm2. sr)；固体激光器的光亮度可达1011W / (cm2.sr)；若进一步将激光束聚焦（空间上集中）或压缩脉冲宽度（时间上集中），则激光束更有极高的光亮度2）高方向性——由于谐振腔对光束方向的限制，激光束发散角很小。
例如He-Ne 激光器的发散角10-1 mrad; 固体激光器的发散角1－10 mrad（毫弧度）3）高单色性——激光的谱线宽度极窄——准单色光；若进一步采用稳频和选取单一纵模，更可大大压缩谱线宽度，可视为单波长。
4）高相干性——由于激光的谱线宽度极窄，传播中能产生相干的两点的时间间隔很大（时间相干性好）；又激光发散角很小，方向性很高，激光束波前面内任意两点均相干（空间相干性好）1.3激光器的输出特性1）激光波长——激光器输出准单色光；不同激光器输出激光波长不同，材料吸收特性各不同；对不同材料用不同的激光来加工。
2）激光输出的能量和功率连续激光: 激光功率P = 激光能量/ 秒脉冲激光: 峰值功率P= 脉冲能量E / 脉冲宽度Tm脉冲激光: 平均功率P=脉冲能量E x 脉冲频率f3）激光束的空间分布特性——基模（TEM00）高斯光束——光场振幅按高斯函数分布；振幅值下降到1/e(=0.368)强度下降到中心强度1/e2 的光斑宽度定义为光斑半径；对应的全角宽度定义为光束发散角；为了改善发散角可用小孔选模，非稳腔选模，拉长谐振腔等方法高斯光束的参数：束腰；等相位面；发散角；基模多模基模与低阶模实际激光束的横模c.调Q 脉冲激光——用调Q 技术压缩脉宽（纳秒量级），提高激光的峰值功率（声光调Q 可达数百千瓦；电光调Q 可至兆瓦以上）；d.超短脉冲激光——用锁模技术压缩脉宽到皮秒至飞秒量级，峰值功率达1012W, 可作很多精密微加工；4）激光束时间分布特性a.连续激光——以连续恒定的功率来描述；b. 普通脉冲激光——以脉冲宽度(毫秒量级）.脉冲能量与脉冲频率来描述；激光焊接常用脉宽1－10ms, 能量1至数十焦尔；峰值功率数千瓦；打孔和切割常用脉宽0.1－2ms ，能量为0.5－20j ；峰值功率达万瓦5）激光束的偏振特性光波是横向电磁波，电矢量与磁矢量总是在相互垂直方向上，一般只讨论电矢量的方向。
典型光学系统PPT课件
• 相对孔径：D/F ’。 F ’为物镜焦距，
第67页D/共为94页入 瞳 直 径
【例题】 经纬仪望远镜满足视觉放大率，使用夹线瞄 准形式，求望远镜的瞄准精度。
近点距 (cm)
-7 -10 -14 -22 -40 -200 100 40
远点距 （cm)
200 80 40
A=R-P (屈光度)
14
107ຫໍສະໝຸດ 4.5 2.510.2 5
0
第7页/共94页
人眼的适应
眼睛能适应不同亮暗环境的能力称为适应。
适应可分为明适应和暗适应。前者发生在由暗 处到亮处时，适应时间大约几分钟；后者发生在 由亮处到暗处时，适应时间大约30-60分钟。
• 人眼的生理结构 • 人眼的光学结构——简约眼 • 人眼相当于照相机
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简约眼
眼睛简化成一个折射球面的模型，即简约眼
折射面的曲率半径 像方介质的折射率 网膜的曲率半径 物方焦距 像方焦距 光焦度
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5.56mm 1.333 9.7 mm -16.70mm 22.26 mm 59.88D
第22页/共94页
• 定义：通过目视光学仪器观察物体时，其像 对眼睛张角的正切与直接看物体时物体对眼 睛张角的正切之比
• 视放大率是一种主观放大率，不同于前面介 绍的三种客观放大率。
第23页/共94页
放大镜的视放大率
• 当人眼直接观察物体时
通常D=250mm
• 当人眼通过放大镜观察物体时
• 视放大率
近视眼
-r
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远视眼：
r
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散光眼
-r -r
课件工程光学-08典型光学系统.ppt
1.0
0.8
光谱光效率
为什么暗环境下能
0.6
做饭、洗衣，但不
0.4
能描龙绣凤？
0.2
2024/10/8
0.0 400 500 600 700 800
l(nm)
光谱光效率函数曲线
第七章 光度学基础
7
§8.1.5 眼睛的分辨率
眼睛刚能分辨开二个很靠近点的能力称为眼睛的分辨率。 二者成反 比
刚能分辨的二个点对眼睛物方节点的张角称为极限分辨角。
瞄准精度和前面讲到的分辨率是不是一个概念？
瞄准精度随所选取的瞄准标志而异，最高精度可达人眼分辨率的1/6到1/10。
二实线重合 60
2024/10/8
二直线端部对准 叉线对准单线
（10～20）
10
第七章 光度学基础
双线对称夹单线 （5～10）
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§8.1.7 眼睛的立体视觉
眼睛观察空间物体时，能区别它们的相对远近而具有立体视觉。简称体视。 C
若以50％渐晕点为界来决定线视场2 y
F
2 y 2B2F
f tanW2
f h d
250 f
2 y 500h d
W F
f 眼瞳
W3W2 W1 2a 2h
眼瞳
d
2024/10/8
第七章 光度学基础
14
讨论：
逢年过节，要买放大镜孝敬老人， 该如何选择其放大倍率？
2y h
2y 1
2y 1 d
（2）与照明光谱成份有关：单色光分辨率高（眼睛有色差）； （3）与视网膜上成像位置有关，黄斑处分辨率最高。
对眼睛张角小物体的要借助望远镜或显微镜等仪器，仪器 应有适当的放大率，使能被仪器分辨的也能被眼睛分辨。
《光学系统CAD》课件
光学系统CAD的未来应用
光通信领域
随着5G、6G等通信技术的发展，光学系统CAD在光通信领域的应 用将更加广泛，涉及光器件设计、光波导结构优化等方面。
生物医疗领域
光学系统CAD在生物医疗领域的应用将逐渐增多，涉及光学成像、 光学生物传感器等方面。
智能驾驶领域
随着智能驾驶技术的发展，光学系统CAD在智能驾驶领域的应用将 更加重要，涉及车载摄像头、激光雷达等方面。
VS
光学系统CAD通过建立数学模型和仿 真，对光学系统的性能进行预测和优 化。它能够大大提高设计效率，缩短 产品研发周期，降低研发成本，提高 产品质量。
光学系统CAD的重要性
光学系统CAD在现代光学产业中具有 举足轻重的地位。随着科技的不断进 步，光学系统的设计和制造变得越来 越复杂，对精度和性能的要求也越来 越高。
光学系统CAD的未来挑战
复杂光场模拟
随着光学系统的复杂度增加，如何准确模拟复杂光场成为 光学系统CAD面临的重要挑战。
高精度制造
随着光学元件的精度要求不断提高，如何实现高精度制造 成为光学系统CAD面临的挑战之一。
多学科交叉
光学系统CAD涉及多个学科领域，如何实现多学科的交叉 融合，提高设计的综合性能，是未来需要解决的问题。
05
光学系统CAD的未来展望
光学系统CAD的发展趋势
技术融合
随着光学、计算机科学和数学的交叉发展， 光学系统CAD将进一步融合多种技术，实现 更高效、精确的光学设计。
智能化
人工智能和机器学习在光学系统CAD中的应用将更 加广泛，实现自动化设计、优化和仿真，提高设计 效率。
云端化
光学系统CAD将逐渐向云端化发展，实现数 据共享、远程协作和实时更新，提高设计协 同性。
激光原理及应用PPT课件
激光治疗
通过激光照射病变组织，达到治 疗目的，如激光治疗近视、祛斑
等。
激光手术
利用激光进行微创手术，具有出 血少、恢复快、精度高等优点， 如激光心脏手术、激光眼科手术
等。
激光诊断
利用激光光谱技术对人体组织进 行检测和分析，为疾病诊断提供
依据。
军事国防领域应用
激光雷达
利用激光雷达进行目标探测、识别和跟踪，具有高分辨率、抗干 扰能力强等特点。
微型化与集成化
发展微型激光器，实现与其他光电器件的集成，推动光电子集成技 术的发展。
新型激光技术
研究新型激光技术，如光纤激光器、化学激光器等，拓展激光器的 应用领域。
高功率、高效率、高稳定性挑战
高功率激光器
提高激光器的输出功率，满足高能激光武器、激光聚变等领域的 需求。
高效率激光器
优化激光器的能量转换效率，降低能耗，提高激光器的实用性。
02
03
工作原理
通过激励固体增益介质 （如晶体、玻璃等）中的 粒子，实现粒子数反转并 产生激光。
特点
结构紧凑、效率高、光束 质量好。
应用领域
工业加工、医疗、科研等。
气体激光器
工作原理
利用气体放电激励气体分子或原子， 使其产生能级跃迁并辐射出激光。
特点
应用领域
激光切割、焊接、打孔等工业应用。
输出功率大、光束质量好、效率高。
激光原理及应用PPT课 件
contents
目录
• 激光原理基本概念 • 激光技术发展历程及现状 • 激光器类型及其特点分析 • 激光在各领域应用案例分析 • 激光安全问题及防护措施探讨 • 未来发展趋势预测与挑战分析
激光原理基本概念
激光技术之模式选择PPT课件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
经过选模之后，输出功率可能有所降低, 但由于发散度的 改善，其亮度可提高几个数量级, 横模选择技术是使激光 发散角小。
所谓纵模, 就是指沿谐振腔轴线方向上的激光光场分布。
对于一般腔长的激光器, 往往同时产生几个甚至几百个纵
模振荡; 纵模个数取决于激光的增益曲线宽度及相邻两个
纵模的频率间隔。
上光束的加强干涉，工作物质的色散、散射效应及腔内
光束的衍射效应等等，都对横模有影响。这里只就第一
种原因作简单分析，认为在腔内光束除与腔轴严格平行
外，有那些稍微偏离走“Z”字形的光束, 虽经多次反射
后, 仍未偏出腔外，能符合 2nLcosθ =kλ条件, 因而
在某一θ方向存在着加强干涉的波长, 设以Z代表腔轴方
从激光原理可知, 所谓横模, 就是指在谐振腔 的横截面内激光光场的分布。如图5.1-1所示的是几 个低级横模的光场强度分布照片。横模阶数越高, 光 强分布就越复杂且分布范围越大, 因而其光束发散角 越大。
第1页/共49页
不同横模第的2页/光共49场页 强度
TETME0M0 00 TTEEMM1010 TTEEMM2200 TTEEMM3300
向，垂直Z的截面为XY平面。这截面所产生的部分横模
如图。
第4页/共49页
标记TEMmn中TEM代表电磁横波，图上的标记符号， 是从微波技术上接过来的， m代表x方向上的波节数, n代表y方向上波节数。以轴为基准, TEM00代表单模 或名基模。TEM10代表m=1， n=0的模，余类推。相 邻横模的波长差，随着具体的腔的结构及反射镜的调 节不同颇不一致。另外，相邻横模的偏振方向虽相同， 但有的有π位相差, 如图中所示的箭头。由应用光学可 知, 其光斑直径 d=fθ ( f为透镜焦距，θ为光束发散角)。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。