近衍射极限半导体激光束波面检测

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1、万方数据第32卷第4期2005年4月中国激光CHINESEJOURNALOFLASERSV01．32，No．4April，2005文章编号：0258—7025(2005)04一0519一05近衍射极限半导体激光束波面检测刘宏展1’2，刘立人1，徐荣伟1，栾竹1，滕树云1，1中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学研究室，上海201800、＼z中国科学院研究生院，北京lo0049／摘要在星间半导体激光通信系统中，如何检测发射光束波面的质量是个较难处理的问题，为了较好地解决这一问题，在简单介绍白光横向双剪切干涉仪的基础上，报道了用

2、此干涉仪对近衍射极限半导体激光光束波面的检测，在此基础上推导出计算远场发散度的公式。实验测得近场光束的波高差为o．2A，通过夫朗和费衍射求得光束的发散度仅为64．8。rad，这表明光束接近光学衍射极限。同时，表明双剪切干涉仪灵敏度高、实用性好。关键词光通信；双剪切干涉仪；发散度；衍射极限中图分类号TN929．13；0436．1；TN247文献标识码AMeasuringNeartheDiffraction—LimitedWaVefrontofSemiconductorLaserBeamLIUHong—zhanl”，LIULi—r

3、enl，XURong—weil，I。UANZhul，TENGShu—yunlf1，九l厂or研仅￡io胛L“60，’“zory，s^口行g^niJ舱sfif“￡已。厂Op￡ifsn对dFi以PMPf^“nifs，]f^已c^j门PsPAf日dP7”yo厂sfiF”fF5，s^“”ghⅡi201800，chi竹口＼2Grnduntesch00e，TheChineseAcademy0}Sciences，BeiJing100049，Chinn1Abstract1nthesemiconductorintersatellitecommu

4、nicationsystem，howtotestthe1aserbeams’qualityisdifficult．Inordertos01vethisproblem，abasalprincipieofthewhitelightlateraldouble—shearinginterferometerisintroducedfirstly，andthenmeasuringthesemiconductor1aserbeam’swavefrontwhichisnearthediffraction—limitedbytheinterfe

5、rometerisreported，andtheformulaofcalculatingthebeam。sdivergenceisdeducedaccordingtotheFraunhoferdiffraction．AO．2Awavefronterrorisgainedexperimentally．Correspondingtothewavefronterror，thedivergenceangleisonly64．8弘rad，whichindicatesthebeamisnearthediffraction—limited．

6、Theresultshowsthattheinterferometerhashighprecisionandwidepracticability．Keywordsopticalcommunication；double—shearinginterferometer；divergenceangle；diffraction一1imited1引言星间半导体激光二极管(LD)通信因其体积小、重量轻、传输速率高、保密性和抗干扰性能好等特点，已经引起了许多国家的关注口~3]。在此系统中，用作信号载体的激光束，其传输距离远至45000km，这

7、要求光束具有高度的平行性，即光束的发散度接近光学衍射极限，才能满足通信要求。因半导体激光束的谱线宽，相干长度小于毫米级，要对这样的激光束波面进行检测，有一定的难度。对波面的检测已有许多方法[4．⋯，文献[4]采用直接的径向剪切干涉仪和点衍射干涉仪测量波面，它们可以用于衍射极限波面的测量，但要求其系统本身的像差小于待测波面的像差，这样高精度光学系统的制作极其困难；文献r5]采用问接几何法的哈特曼检验法，但测量精度低，无法测量衍射极限波面；文献r5]中的横向剪切干涉仪，无法测量波高差小于一个波长的波面。为了克服以上难题，我们研究出

8、白光双剪切波面干涉测量仪[6]，它采用差动原理引入倾斜量，产生上下不同的背景条纹，通过测量干涉图中上下条纹的相对变化，就能对近衍射极限波面进行收稿日期：200403O】；收到修改稿日期：2004一0714基金项目：上海市科委重点科技项目(012261011)资助项目。作者简介