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光波导阵列电光扫描器以其体积小、响应速度快、全固态化等优点，在激光雷达、激光引信、激光制导等方面有着广泛的应用前景。由于目前光波导阵列电光扫描器采用的光源为半导体激光器，为了提高扫描器对光能的利用率和扫描器的扫描性能，需要设计一种耦合器将半导体激光器输出的大角度光束耦合进扫描器。
本文以光波导阵列电光扫描器的耦合技术研究为出发点，对半导体激光器输出光束的传输与变换特性进行了研究，主要研究内容如下：
1．根据远场近似的非傍轴矢量瑞利一索末菲衍射积分公式，推导出了半导体激光束的远场矢量表达式。根据矢量表达式分析了标量表达式的适用范围。研究发现：在傍轴区域标量表达式不会引起太大的误差；而在非傍轴区域必须用矢量表达式才能更准确地描述光束特性；标量表达式描述半导体激光束远场光强引起的误差随传输距离的增大而减小，且该误差与空间位置和角度有一定的关系。
2．通过将半导体激光束快轴方向的源场分布函数展开为高斯函数多项式，根据非傍轴矢量瑞利一索末菲衍射积分公式，推导出了描述半导体激光束特性的解析矢量表达式。通过比较两种表达式，发现了二者间的差异随空间位置和半导体激光束参数的变化规律。本文对半导体激光器输出光束的光强分布也进行了实验测量研究。
3．用稳相法推导出了半导体激光束准直光场的近似解析表达式。根据该表达式研究了准直光场的光束特性，并得出如下近似结论：准直后光束在两个方向上的光斑大小与透镜焦距成正比，且与传输距离无关；沿轴光强与波导尺寸参数和准直透镜焦距有关，且与透镜焦距成平方反比关系；在传输距离较小的情况下，准直光场的位相分布近似为球面，传输距离较大时，光场位相分布近似为平面。
4．提出了一种以梯度折射率分布介质为基质的单体光学模式转换器，它可以将两正交截面内瑞利长度相同、光腰重合的厄米一高斯光束转换为拉盖尔-高斯光束。这种转换器具有一体化的优点，因此易于调整且光能损耗小；对于两正交截面内瑞利长度不同、光腰不重合的厄米—高斯光束，提出了一种可调节其瑞利长度和光腰位置的光腰调节器，将光腰调节器和单体光学模式转换器组合使用，也可以将这种厄米—高斯光束转换为拉盖尔—高斯光束。
5．设计了光波导阵列电光扫描系统的光束耦合器。该耦合器通过将半导体激光器快轴方向光束压缩，慢轴方向光束准直，可以得到光斑形状与扫描器匹配的入射光束，因此能充分地利用扫描器的电光效应，也提高了光束的耦合效率，从而能使扫描器的扫描性能得到提高。实验研究显示耦合器基本能满足扫描系统的耦合要求。