激光扩束镜的原理

The most common type of beam expander is derived from the Galilean telescope which usually has one negative input lens and one positive output lens, as shown in Figure 1. The input lens presents a virtual beam focus at the output. For low expansion ratios (1.3-20´), the Galilean telescope is most often employed due to

its simplicity, small package size, and low cost.

Figure 1: Diagram of a beam expander

As shown in Figure 1, the lens M3 focuses the laser beam onto the front focus plane and the new beam waist w¢0

The most common type of beam expander is derived from the Galilean telescope which usually has one negative input lens and one positive output lens, as shown in Figure 1. The input lens presents a virtual beam focus at the output. For low expansion ratios (1.3-20´), the Galilean telescope is most often employed due to

its simplicity, small package size, and low cost.

Figure 1: Diagram of a beam expander

As shown in Figure 1, the lens M3 focuses the laser beam onto the front focus plane and the new beam waist w¢0

简易激光扩束器的设计和制作

一实验目的

激光扩束器是激光雷达、激光测距等光学系统中重要的光学部件，在上述系统中一个优良的光学系统是决定整个系统性能的关键因素之一。因此，理解和设计出一个良好的扩束器成为一种必要。然而扩束器对于在实验室内学习的学生而言却显得非常陌生，由于没有现成的仪器，学生仅从理论上学习它，这在一定程度上限制了学生的知识范围。实验系统的搭建不仅能让学生清楚的理解扩束器的原理，更能让学生自己动手搭建系统，培养了学生理论联系实际，自我动手的能力。

图1 扩束镜

1

二实验原理

2.2扩束镜原理

扩束镜是能够改变激光光束直径和发散角的透镜组件。从激光器发出的激光束具有一定的发散角，对于激光加工来说，只有通过扩束镜的调节使激光光束变为准直（平行）光束，才能利用聚焦镜获得细小的高功率密度光斑；在激光测距中，必须通过扩束镜最大限度地改善激光的准直度才能得到理想的远距离测量效果；通过扩束镜能改变光束直径以便用于不同的光学仪器设备；扩束镜配合空间滤光片使用则可以使非对称光束分布变为对称分布，并使光能量分布更加均匀。

图2 扩束镜原理图

三实验方案及比较

3.1棱镜扩束法

由于棱镜材料的折射，使出射光方向与入射光方向不同，其入射角与棱镜顶角的变化可以引起光束宽度的改变

毕业设计开题报告

学 生 姓 名： 学 院、系： 专 业： 设 计 题 目： 指导教师:

学 号：

光电信息工程

基于ZEMAX的激光扩束系统设计

年 月 日

开题报告填写要求

1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；

2．开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；

4．学生的“学号”要写全号（如0201140102,为10位数），不能只写最后2位或1位数字；

5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；

6. 指导教师意见和所

毕业设计开题报告

学 生 姓 名： 学 院、系： 专 业： 设 计 题 目： 指导教师:

学 号：

光电信息工程

基于ZEMAX的激光扩束系统设计

年 月 日

开题报告填写要求

1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；

2．开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；

4．学生的“学号”要写全号（如0201140102,为10位数），不能只写最后2位或1位数字；

5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；

6. 指导教师意见和所

激光共聚焦显微镜的原理与应用范围

激光扫描共聚焦显微镜是采用激光作为光源，在传统光学显微镜基础上采用共轭聚焦原理和 装置，并利用计算机对所观察的对象进行数字图象处理的一套观察、分析和输出系统。把光学成像的分辨率提高了30%~40%，使用紫外或可见光激发荧光探针，从而得到细胞或组织内部微细结构的荧光图像，在亚细胞水平上观察生理信号及细胞形态的变化，成为形态学，分子生物学，神经科学，药理学，遗传学等领域中新一代的研究工具。

1 激光扫描共聚焦显微镜（LSCM ）的原理

从基本原理上讲, 共聚焦显微镜是一种现代化的光学显微镜, 它对普通光镜从技术上作了以下几点改进:

1．1用激光做光源因为激光的单色性非常好, 光源波束的波长相同, 从根本上消除了色差。

1． 2采用共聚焦技术在物镜的焦平面上放置了一个当中带有小孔的挡板, 将焦平面以外的杂散光挡住, 消除了球差; 并进一步消除了色差

1． 3采用点扫描技术将样品分解成二维或三维空间上的无数点, 用十分细小的激光束(点光源 逐点逐行扫描成像, 再通过微机组合成一个整体平面的或立体的像。而传统的光镜是在场光源下一次成像的, 标本上每一点的图像都会受到相邻点的衍射光和散射光的干扰。这两种图像的清晰度和精密

胰腺细胞悬浮液样品 适当离心后加入荧光染色剂，用专业的细胞培养皿，中间凹陷，可在激光共聚焦载物台上拍片，扫描，观察钙离子变化情况

目的：监测细胞胞浆中游离钙的动态变化

原理：正常细胞内游离钙浓度[Ca2+]i为0.1 umol/L，胞外钙离子浓度为

1.2-1.3 mmol/L，相差达10000倍。胞外钙内流和胞内钙库动员形成的钙震荡(钙峰或钙波)在各种生理过程中起重要作用；病理状态下细胞内钙超负荷将造成一系列代谢紊乱，直至细胞坏死或凋亡；钙离子通道阻断剂已广泛应用于临床。显而易见，测定[Ca2+]在生理学、病理学和药理学等研究工作中均具有重要意义。

Fluo-3/AM等钙离子荧光染料以脂溶性的乙酰甲氧基酯（AM酯）的形式导入细胞，在胞内水解酶的的作用下水解成游离酸，与钙离子的结合物在激发光作用下能产生特异的荧光。荧光信号的强弱随钙离子浓度的变化而变化。

方法：

1.预先用二甲基亚砜(DMSO)将Fluo-3/AM配制为1 mmol/L原液，-20℃避光保存。F127用DMSO配制成20%溶液(W/V)。用无血清无酚红培养液将Fluo-3/AM稀释成终浓度为10 umol/L，并加入0.1%的Pluronic

F-127备用。

2.移去培养皿中的原培养液，用

胰腺细胞悬浮液样品 适当离心后加入荧光染色剂，用专业的细胞培养皿，中间凹陷，可在激光共聚焦载物台上拍片，扫描，观察钙离子变化情况

目的：监测细胞胞浆中游离钙的动态变化

原理：正常细胞内游离钙浓度[Ca2+]i为0.1 umol/L，胞外钙离子浓度为

1.2-1.3 mmol/L，相差达10000倍。胞外钙内流和胞内钙库动员形成的钙震荡(钙峰或钙波)在各种生理过程中起重要作用；病理状态下细胞内钙超负荷将造成一系列代谢紊乱，直至细胞坏死或凋亡；钙离子通道阻断剂已广泛应用于临床。显而易见，测定[Ca2+]在生理学、病理学和药理学等研究工作中均具有重要意义。

Fluo-3/AM等钙离子荧光染料以脂溶性的乙酰甲氧基酯（AM酯）的形式导入细胞，在胞内水解酶的的作用下水解成游离酸，与钙离子的结合物在激发光作用下能产生特异的荧光。荧光信号的强弱随钙离子浓度的变化而变化。

方法：

1.预先用二甲基亚砜(DMSO)将Fluo-3/AM配制为1 mmol/L原液，-20℃避光保存。F127用DMSO配制成20%溶液(W/V)。用无血清无酚红培养液将Fluo-3/AM稀释成终浓度为10 umol/L，并加入0.1%的Pluronic

F-127备用。

2.移去培养皿中的原培养液，用

《激光原理》习题解答第一章习题解答

1 为了使氦氖激光器的相干长度达到1KM，它的单色性??解答：设相干时间为?，则相干长度为光速与相干时间的乘积，即

?0应为多少？

Lc???c

根据相干时间和谱线宽度的关系

???c1??cLc

又因为

???0??????0??，?0??0，?0?632.8nm

由以上各关系及数据可以得到如下形式： 单色性=

?0??0=

?0632.8nm?6.328?10?10 =12Lc1?10nm?3000MHZ输出1瓦连续功率，问每秒钟

解答完毕。

2 如果激光器和微波激射器分别在10μｍ、500nm和?从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少。

解答：功率是单位时间内输出的能量，因此，我们设在dt时间内输出的能量为dE，则 功率=dE/dt

激光或微波激射器输出的能量就是电磁波与普朗克常数的乘积，即

dE?nh?，其中n为dt时间内输出的光子数目，这些光子数就等于腔内处在高能级的激发粒子在dt时间辐射跃迁到低能级的数目（能级间的频率为ν）。

由以上分析可以得到如下的形式：

n?dE功率?dt? h?h?每秒钟发射的光子数目为：N=n/dt,带入上式，得到：

n功率1?Js?每秒钟发射的光子数?N???s?1

绿色激光原理 1 引言

近来，便携式移动显示市场由于需求的急剧增长而吸引了大量的关注。但是，缺少高亮度的绿光光源成为限制移动显示市场成长的关键问题。尽管发光二极管(LED)已经被作为光源用于第一代移动显示设备中，但LED光源(特别是绿光LED)的效率和亮度无法满足高亮度微投影市场的需求。为了达到更高的亮度、长寿命和更丰富的色彩，基于激光技术的显示设备被认为更具有优势。在激光二极管市场，红色和蓝色的半导体二极管已经成熟并且在显示设备中得到广泛应用。尽管最近绿色半导体激光器技术已经取得了一定的进展，但是已报道的研究结果还远远不能满足激光显示的要求。绿色半导体激光器距离批量的商业化应用还有一段较长的距离。因此，低成本紧凑型绿光光源成为目前激光显示产业发展的技术瓶颈。为推动激光显示产业的发展，各国的研究人员正全力进行绿光激光器的研究。

除了从半导体激光器直接产生绿光外，当前最常用也最成熟的获得绿光的技术是使用非线性光学晶体将全固态激光器产生的1064 nm的红外光倍频为532 nm的绿光。倍频绿光激光器通常分为单通倍频和腔内倍频两种类型，单通倍频由于需要的非线性光学晶体长，体积大，并且温度控制要求严格，不适合应用于消费类工业产品中。当前开发激光显示用