?導(dǎo)論：半導(dǎo)體激光器(Laser Diode，LD)是很常用的激光器件，普遍應(yīng)用在光通信、激光泵浦等領(lǐng)域。陣列LD通常因?yàn)楣苄究臻g分布的原因?qū)е鹿馐|(zhì)量較差，需要光束整形以后才能使用。本文以LD bar條為例，介紹在非序列模式下對LD陣列的光束整形。ZEMAX仿真：(1)??? 單個(gè)LD的仿真在非序列模式下，可以用Source Diode來模擬LD。首先將系統(tǒng)波長設(shè)置為808nm。在Non-Sequential Component Editor中輸入LD的相關(guān)參數(shù)，如下圖：

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將第1行的Object Type設(shè)置為Source Diode，Layout Rays(繪圖光線數(shù))設(shè)為50，Analysis Rays(分析光線數(shù))設(shè)為1000000，Astigmatism(散光)設(shè)為1.5，X-divergence(慢軸發(fā)散角)設(shè)為5(半角)，Y-divergence(快軸發(fā)散角)設(shè)為15(半角)，X-SuperGauss(慢軸超高斯參數(shù))設(shè)為1，Y-SuperGauss(快軸超高斯參數(shù))設(shè)為1，X-Width(慢軸光源寬度)設(shè)為0.1，Y-Width(快軸光源寬度)設(shè)為0.001，其他參數(shù)默認(rèn)。將第2、3、4行的Object Type設(shè)置為Detector Rectangle，探測器的位置分別為0.01，0.5和5mm，像素設(shè)為500×500，如下圖：

查看NSC 3D Layout，如下圖：

然后打開探測器窗口(Detector Viewer)，并追跡所有探測器光線，觀察不同位置的光線分布，如下圖：Z=0.01時(shí)：

Z=0.5時(shí)，

Z=5時(shí)，

有關(guān)非序列模式下單個(gè)LD的模擬可參考：Zemax光學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)例(41)---在非序列模式下模擬激光二極管?(2)??? LD陣列的仿真可以在單個(gè)LD的基礎(chǔ)上，只需要修改其中的參數(shù)，就可以仿真LD陣列。我們仿真20個(gè)管芯線性排列(X方向)的LD Bar條，將參數(shù)Number X修改為19，Delta X設(shè)置為0.5，如下圖：

查看NSC 3D Layout，如下圖：

然后打開探測器窗口(Detector Viewer)，并追跡所有探測器光線，觀察不同位置的光線分布(可以調(diào)整下探測器的大小)，如下圖：Z=0.01時(shí)：

Z=0.5時(shí)：

Z=5時(shí)，

在Setting對話框中，ShowData類型可以設(shè)置為IncoherentIrradiance或coherent Irradiance，Smooth為平滑參數(shù)，可以設(shè)置不同的大小，讓圖像看上去更平滑。(3)??? LD陣列光束整形---快軸準(zhǔn)直使用快軸準(zhǔn)直器(FAC)對LD陣列的快軸方向進(jìn)行準(zhǔn)直。FAC的材料為S-TIH53，長度12mm，寬度1.5mm，厚度1.5mm，有效焦距0.91mm(@808nm)，后焦距0.09mm(@808nm)，數(shù)值孔徑NA0.8，后表面為非球面，曲率半徑為-0.881，二次非球面系數(shù)為-0.1。第3行，FAC的Object Type為Toroidal lens，PositionZ為0.09(后焦距位置)，Material為S-TIH53，RadialHeight(半高)為0.75，X Half-Width為6，Thickness為1.5，Radius 2(后表面曲率半徑)為-0.881，Coeff2y^2(二次非球面系數(shù))為-0.1，其他參數(shù)默認(rèn)。如下圖：

查看NSC 3D Layout，如下圖：

打開探測器窗口(Detector Viewer)，并追跡所有探測器光線，觀察不同位置的光線分布(可以調(diào)整下探測器的大小)，如下圖：Z=0.5時(shí)：

Z=5時(shí)：

從上圖看出，雖然快軸方向上的發(fā)散角得到壓縮了，但慢軸方向上的發(fā)散角還是很大。(4)??? LD陣列光束整形---慢軸準(zhǔn)直使用慢軸準(zhǔn)直器(SAC)對LD陣列的慢軸方向進(jìn)行準(zhǔn)直。SAC的材料為S-TIH53，長度12mm，寬度1.5mm，厚度0.55mm，有效焦距2.88mm(@808nm)，后焦距2.58mm(@808nm)，數(shù)值孔徑NA0.65，節(jié)距0.5，曲率半徑2.37。慢軸準(zhǔn)直鏡是由多個(gè)小透鏡組成的透鏡陣列，本文中用Array類型來生成柱面鏡陣列，Array類型是在某個(gè)父體組件的基礎(chǔ)上生成陣列組件，只要建好了父體組件就可以隨意生成陣列，適用性更廣泛。第4行，先輸入父體組件的參數(shù)，ObjectType為Toroidal lens(柱面鏡)，Z Position為-3.23(不在光路中即可)，Material為S-TIH53，Tilt About Z為90，Radial Height(半高寬)為0.25，X Half-Width為0.75，Thickness為0.55，Radius 2(后曲率半徑)為-2.37，其他參數(shù)默認(rèn)。為了使第4行的父體不影響光路，需要在Object4 Properties中Type對話框的Rays Ignore Object選Always，并在Draw對話框中勾選Do Not DrawObject。如下圖：

第5行，為基于第4行為父體的陣列組件，Object Type為Array，X Position為5，Z Position為3.2，Tilt About Z為90，父體組件(序號)為4，Number of Y`(陣列數(shù)目)為22，Delta Y`(單元間距)為0.5，其他參數(shù)默認(rèn)。將第6、7行的Detector Rectangle，探測器的位置分別為5和15mm，像素設(shè)為500×500。如下圖：

需要注意的是，父體的參數(shù)不會都傳給陣列物體，例如坐標(biāo)位置與坐標(biāo)傾斜參數(shù)都不會傳給陣列物體。更新NSC 3D Layout，如下圖：

重新追跡光線分析結(jié)果，如下圖：Z=5時(shí)：

Z=15時(shí)：

如果在以上兩個(gè)距離的光斑大小差異明顯，可以修改SAC的Z軸位置繼續(xù)優(yōu)化。這樣，利用FAC和SAC對LD陣列的光束整形就做完了。作者有話說：有問題或建議歡迎大家留言，由于我不是每天都登錄公眾號，超過48小時(shí)后就不能主動給大家回復(fù)留言了。如果有什么需要討論，也可以發(fā)我E-mail(danny909@163.com)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的zemax模拟ld_Zemax光学设计实例（83）在非序列模式下LD阵列的光束整形的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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