鮑威爾棱鏡的光束特性

本文主要介紹利用兩片非球面柱透鏡的方法進行激光準直，并在zamax軟件中進行仿真，同時提出一種對點光源整形為線光源的方法。    

1 半導體激光光束特性        
半導體激光的發光原理是基于受激光發射，滿足粒子數翻轉和閾值條件，模式可分為空間模和縱模。因為在橫向和側向的尺寸不一樣，導致的衍射效應疊加的結果也不一樣，最后形成輸出光束為橢圓高斯的光束。本文討論的是小功率半導體激光器，因為它的發光面尺寸較小，近似用基模高斯分布來分析，輸出光束的光強分布可用下面的公式給出： 

       
2 非球面準直透鏡組設計        
2.1 非球面方程介紹        
Z（r）為非球面的凹陷度；r為非球面的孔徑半徑，r2=x2+y2（若只考慮YOZ平面的話，x可以為零）；c為曲率半徑的倒數；k為圓錐系數。        
2.2 非球面方程參數確定        
橫向在光學設計中也可以理解為子午方向上，即YOZ平面，如下圖所示。        
在準直設計中會給出目標光斑大小y以及透鏡折射率n，這樣？琢y，n已知，計算得到，再代入式中求出橫向非球面透鏡的參數。側向的柱透鏡的非球面方程系數可通過上面過程同樣可以得到。