基于半导体激光光纤组件的激光准直仪

激光准直仪操作规程激光准直测量系统由半导体激光器、光学分光及转向系统、光电接收系统及液晶显示模块组成。

激光光束经转向系统后出射两条相互平行的基准光束,作为导轨的安装检测基准。

该系统利用二维PSD作为光电接收器件,采用液晶显示模块显示导轨偏差,可快速、直接、准确地测量导轨安装的偏移量,从而提高导轨安装的精度和速度。

实验结果显示测量系统在X,Y方向上的标准偏差分别为：0.002mm,0.005mm。

1、主要参数序号项目单位指标1 工作范围m 2-502 激光光轴与主机机械轴的同轴度mm ±0.05+0.002L3 激光光轴漂移量mm/h 0.0054 激光波长nm 6355 电源电压V 36 系统准备时间min 157 环境温度℃5-408 环境湿度% ≤902、主机由半导体激光器、空间位相调制器、壳体、底座、和电源所组成。

3、激光准直仪的特点与工作原理1）仪器的特点是采用了空间位相调制器。

激光束在任意测距上，其横截面均为一组良好的、红黑反差很大的同心圆环，中心光斑亮且小，利于定位。

而且在不同测距进行测量时是不用调焦的，实现了无调焦运行差。

中心光斑直径随着工作距离的增大而增大，符合下列参数:L=2.5米时Ø0.1mmL=20米时Ø1.2mmL=50米时Ø2.5mm2）将仪器固定在主机的回转轴上后用百分表测量仪器端部的测环在盘车处于不同位置时的差值，通过调整仪器底座上的调整螺钉，使其差值越来越小，只要主机轴系配合良好，可以调至±0.02~0.03mm。

然后利用置于远离主机15米左右的平面反射镜，将仪器射出的激光束反射至位于仪器附近的测微光靶。

在主机盘车时调整仪器壳体上的四只调整螺钉，（必要时适当调整反射镜的角度），使反射回来的激光束画的圆的半径越来越小，最后调至±0.1mm以内为止，此时应再次检查盘车360°时，百分表所显示波动值的范围和测微光靶的测量差值，准确无误时即可用此光轴代替主机的机械轴。

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。

半导体激光器实验报告半导体激光器实验报告引言：半导体激光器是一种重要的光电子器件，具有广泛的应用领域，如通信、医疗、工业等。

本实验旨在通过搭建实验装置，研究半导体激光器的工作原理和性能特点，并探索其在光通信领域的应用。

实验一：激光器的工作原理激光器的工作原理是基于光放大和光反馈的原理。

在实验中，我们使用一台半导体激光器，通过电流注入激发半导体材料，产生光子。

这些光子在激光腔中来回反射，不断受到增益介质的放大，最终形成激光束。

实验装置中的关键组件包括半导体激光器、激光腔、准直器和光探测器。

半导体激光器通过电流注入，激发载流子跃迁，产生光子。

光子在激光腔中来回反射，经过准直器调整光束的方向，最后被光探测器接收。

实验二：激光器的性能特点在实验中，我们测试了激光器的输出功率、波长和光谱宽度等性能指标。

通过改变注入电流和温度等参数，我们研究了激光器的输出特性。

首先，我们测试了激光器的输出功率。

通过改变注入电流，我们观察到激光器输出功率随电流增加而增加的趋势。

然而，当电流达到一定值后，激光器的输出功率不再增加，甚至出现下降。

这是由于激光器的光子数饱和效应和损耗机制导致的。

其次，我们测量了激光器的波长。

通过调节激光腔的长度，我们观察到激光器的波长随腔长的变化而变化。

这是由于激光腔的谐振条件决定了激光器的输出波长。

最后，我们研究了激光器的光谱宽度。

通过光谱仪测量激光器的光谱分布，我们发现激光器的光谱宽度与注入电流和温度有关。

随着注入电流的增加和温度的降低，激光器的光谱宽度变窄，光纤通信系统中要求的窄光谱宽度可以通过适当的调节实现。

实验三：半导体激光器在光通信中的应用半导体激光器在光通信领域有着重要的应用。

我们通过实验研究了激光器在光纤通信中的应用。

首先，我们将激光器的输出光束通过光纤传输。

通过调节激光器的输出功率和波长，我们实现了光纤通信中的光信号传输。

通过光探测器接收光信号，并通过示波器观察到了传输过程中的光信号波形。

半导体激光治疗仪原理半导体激光治疗仪是一种用于皮肤治疗和修复的先进医疗设备。

它利用激光技术，通过治疗仪中的半导体激光器产生的红外光束来实现治疗效果。

本文将介绍半导体激光治疗仪的原理及其工作方式。

一、半导体激光治疗仪的原理概述半导体激光治疗仪的原理基于光生物学效应，即将激光光束照射到人体皮肤表面时，光能被治疗对象的组织吸收，并通过一系列的生物化学反应产生治疗效果。

半导体激光治疗仪中的半导体激光器以红外光谱范围的光子能量作为治疗光源，以确保其能够穿透皮肤并在疼痛和炎症区域发挥治疗作用。

二、半导体激光治疗仪的工作原理半导体激光治疗仪主要由光源系统、光学系统和治疗系统三部分组成。

1. 光源系统：半导体激光治疗仪采用半导体激光器作为光源。

半导体激光器利用多个半导体材料的PN结构和外加电流的作用，在材料界面形成带宽窄的激光发射层。

通过调节激光器外加电流的大小，可以控制激光的输出功率。

2. 光学系统：光学系统由准直透镜、衍射光栅和光纤组成。

激光光束经过准直透镜和衍射光栅的聚焦和调节后，通过光纤输送到治疗头。

光学系统的设计和优化能够保证激光能量的高效输送和均匀分布在治疗区域。

3. 治疗系统：治疗系统由治疗头和监控控制系统组成。

治疗头将激光能量引导和聚焦到病患区域，使激光能量被具体治疗对象吸收。

监控控制系统用于调节激光器的输出功率、控制激光的工作方式和监测治疗仪的工作状态。

三、半导体激光治疗仪的治疗原理半导体激光治疗仪利用红外光能量的特点，可以在皮肤表面渗透到浅层皮肤和组织中。

当激光光束照射到皮肤表面时，其能量被局部的组织吸收，产生一系列的生物化学反应，从而产生治疗效果。

1. 生物刺激效应：激光光束的能量可以刺激局部组织细胞的新陈代谢和活力，促进细胞再生和修复。

它可以提高局部组织细胞的光敏性，并促使血管扩张，增加血液循环，加速组织的新陈代谢。

2. 抗炎和止痛效应：激光光束的能量可以减少炎症反应，抑制病变组织中炎症介质的释放，从而缓解炎症和疼痛。

引言
半导体激光器( laser diode，LD) 以其体积小效率高易于集成可高速直接调制等优点，被广泛用于激光雷达激光测量激光照明激光制导激光打印以及高密度信息记录与读取等领域。

但是半导体激光器发射的激光光束具有在垂直和平行于结平面两个方向发散角不同光斑形状不规则( 如一般是椭圆型或长条型) 存在固有像散等缺点，这使得半导体激光3 维扫描成像雷达的测程测距精度大大受影响，为了适用于远距离空间激光测距，必须对半导体激光发散光束进行准直。

作者主要采用椭圆面柱透镜，对905nm 的半导体激光做准直整形处理，使得激光的发散角尽可能的小，接收物体表面的激光光斑尽可能的小，而且规则，从而达到提高测程和测距精度的目的。

1.理论分析及计算
采用OSARM 公司的型号为SPL LL90 _3 的半导体激光器查看使用说明书得到: SPL LL90_3 型号的半导体激光器在弧矢( 平行于结平面) 方向上的发散
角= 15°，在子午( 垂直于结平面) 方向上的发散角= 30°，整个激光器的峰值功率为70W半导体激光器有源区只有约0. 1 m ～0. 2 m 的厚度，可以近似看作沿慢轴方向的线光源根据半导体激光束两个方向的发散角不同的特点，采用两个互相垂直的柱透镜组分别对两个方向的光束进行准直，选用的两个柱面镜面型为椭圆面如图
1 所示，半导体激光器发出的子午光线先经过母线平行于激光束慢轴方向的柱透镜后变成准平行光束( 平行光束不可能实现) 由于第
2 个柱透镜M2对于子午光线的发散角无影响，可看作平板玻璃图2 显示弧矢光线经过第1 个透镜M1 时，光束会发生偏移，但不会影响光束的发散角，在经过第 2 个柱透镜时，弧矢光也同样得到准直，输出准平行光。

如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。

激光干涉仪线性测长的准直调节方法王晓奎;曹国斌;李永珍【摘要】概述了激光干涉仪在半导体工艺设备精度分析领域的应用,简单介绍了光路准直对线性测长的影响.依据激光干涉仪的准直测量原理,详细介绍了激光干涉仪准直的调节方法.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2013(042)001【总页数】5页(P34-38)【关键词】激光干涉仪;光路准直;精密测量【作者】王晓奎;曹国斌;李永珍【作者单位】中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原030024;中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原030024;中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TH705半导体工艺设备的精度越来越高，对应用在设备中的多轴定位平台的要求也越来越高，当系统精度要求在微米级时，多轴定位系统的各个轴的定位精度理论上要达到亚微米级。

为了提高多轴定位系统的整体精度，就要对系统各轴的定位精度进行检测补偿。

激光干涉仪因其精度高、应用范围广、环境适应力强、实时动态测速高等优点，被用作精度检测、验收的首选设备。

线性位置测量是激光干涉仪最常见的一种测量。

激光干涉仪系统会比较轴位置上的目标位置数据与测量的实际数据，从而测量线性定位精度和重复定位精度。

进行线性位置测量时，为了减小系统的阿贝误差和余弦误差[1]，首先要做好系统的准直调节。

在系统的使用说明书中，对准直操作的叙述不是很详细，对于新手，准直工作往往会花费很长时间，作者根据多年的使用经验，并结合其他人的一些使用心得，和大家共享准直过程的心得。

作者使用的是目前世界领先的校准系统RENISHAW（雷尼绍）公司最新产品XL-80校准激光干涉仪，在日常的检测工作中，根据测试内容，再选择相应的光学镜组，才能完成相应的测试。

图1是测量线性位置的典型系统设定。

图1 线性测量的系统设定1 线性测量线性测量是激光干涉仪系统测量运动轴实际位置与目标位置的差值，从而测量线性定位精度和重复定位精度。

工程管理知识：当采用激光准直法测定位移时应符合哪些规
定
使用激光经纬仪准直法时，当要求具有10-5～10-4量级准直精度时，可采用DJ2型仪器配置氦一氖激光器或半导体激光器的激光经纬仪及光电探测器或目测有机玻璃方格网板；当要求达10-6量级精度时，可采用DJl型仪器配置高稳定性氦一氖激光器或半导体激光器的激光经纬仪及高精度光电探测系统。

对于较长距离的高精度准直，可采用三点式激光衍射准直系统或衍射频谱成像及投影成像激光准直系统。

对短距离的高精度准直，可采用衍射式激光准直仪或连续成像衍射板准直仪。

激光仪器在使用前必须进行检校，仪器射出的激光束轴线、发射系统轴线和望远镜照准轴应三者重合，观测目标与最小激光斑应重合。

观测点位的布设和作业方法采用活动觇牌法进行视准线测量时，观测点偏离视准线的距离不应超过活动觇牌读数尺的读数范围。

应在视准线一端安置经纬仪或视准仪，瞄准安置在另一端的固定觇牌进行定向，待活动觇牌的照准标志正好移至方向线上时读数。

每个观测点应按确定的测回数进行往测与返测。

第 1 页共1 页。

基于ZEMAX的半导体激光准直仿真设计陈国;赵长明;纪荣祎;李鲲;罗雄;白羽【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2012(036)003【摘要】In order to compress 905nm semiconductor laser for remote distance measurement,based on geometrical optical theory, an alignment system composed of two vertical elliptical cylindrical lens was designed, then simulation was carried out in the non-sequential mode of ZEMAX software. Initial divergent angles of a semiconductor laser at fast axis and slow axis are 30° and 15° respectively. After passing through the cylindrical lens, these divergent angles became greatly compressed in both directions. After collimation, the divergent angles became 4. 4mrad and 3. 6mrad at fast axis and slow axis respectively, meeting the requirement of a remote distance detection lidar. The results show that the elliptical cylindrical lenses have good effect on semiconductor laser collimation.%为了压缩905nm的半导体激光,以用于远程测距,采用几何光路原理,设计了由两个相互垂直的椭圆柱面透镜组成的准直系统,并在ZEMAX软件的非序列模式下实现仿真.半导体激光器快慢轴的初始发散角为30.和15.,经过柱面透镜后,半导体激光器两个方向的发散角都大大压缩；经准直后,激光束的快慢轴发散角分别为4.4mrad和3.6mrad,基本满足了远程测距的要求.结果表明,椭圆面柱透镜对半导体激光有很好的准直作用.【总页数】5页(P318-321,325)【作者】陈国;赵长明;纪荣祎;李鲲;罗雄;白羽【作者单位】北京理工大学光电学院,北京100081;北京理工大学光电学院,北京100081;北京理工大学光电学院,北京100081;北京理工大学光电学院,北京100081;北京理工大学光电学院,北京100081;北京理工大学光电学院,北京100081【正文语种】中文【中图分类】O435;TN248.4【相关文献】1.基于ZEMAX高功率半导体激光器光纤耦合设计 [J], 周泽鹏;薄报学;高欣;王文;许留洋;王云华;周路2.基于 ZEMAX的半导体激光器匀光设计 [J], 黄珊;邓磊敏;杨焕;段军3.基于ZEMAX的半导体激光器非球面准直透镜设计 [J], 杜彬彬;高文宏;李江澜;石云波;徐美芳;赵鹏飞;王艳红4.基于ZEMAX的多光束半导体激光器光纤耦合设计 [J], 刘畅;别光5.基于Zemax的半导体激光准直和整形设计 [J], 陆兵兵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

激光准直仪原理激光准直仪原理是指利用激光光束来检测测量物体的水平和垂直方向的相对位置，是一种常用于建筑、制造和测绘等领域的精确测量工具。

激光准直仪由于其高精度和高效率，已成为现代科技和工程实践的必备工具。

激光准直仪原理包括激光发射原理、激光束偏转原理和光电测量原理。

下面我们将详细介绍这三个方面的原理。

一、激光发射原理激光准直仪可以发射单色、高强度的激光束，其核心技术是激光的发射原理。

激光是由激光器中的激光介质（如He-Ne、Nd:YAG等）所产生的，并通过光机系统将激光束做成平行光线发射出去。

激光的发射具有相干性强、方向性好、空间相干长度长等特点，因此具有高亮度性质。

激光准直仪中常用的激光器有He-Ne激光、半导体激光和固体激光等。

He-Ne激光器是一种常见的气体激光器，具有单色性好、光束质量高等优点。

而半导体激光器体积小，效率高，但线宽大，不适用于精密测量。

固体激光器具有较大的输出功率和较高的光束质量，因此被广泛应用。

二、激光束偏转原理激光准直仪中的激光束偏转主要是通过光学元件来实现的，常见的光学元件有反射镜、透镜和棱镜等。

激光准直仪中常用的光学元件是反射镜。

激光准直仪中的反射镜一般分为二面反射镜和三面反射镜两种。

二面反射镜由两块平行的反射面构成，常用于对准垂直方向和水平方向；而三面反射镜则由三块相互垂直的反射面构成，可以同时对准垂直方向、水平方向和竖直方向。

当激光束通过反射镜时，会依照反射镜的角度发生偏转，从而实现对准垂直方向和水平方向，达到准确定位的目的。

三、光电测量原理激光准直仪还需要通过光电测量原理对测量值进行确定。

光电检测是通过光电二极管集成电路将光电转化为电信号，经放大、滤波、数字化等处理后，达到对物体位置的测量。

在激光准直仪中常用的光电检测元件有光电倍增管、光电二极管、CCD等。

在进行精密的测量时，通常采用CCD，以提高测量的精度和稳定性。

激光准直仪原理是利用激光的发射、光束偏转和光电测量原理，将物体的水平和垂直方向的相对位置进行测量。