随着激光技术的不断发展,其应用领域也不断扩展,高斯光束作为常规的激光光束形式具有中间能量高边缘能量低的特点,而在一些激光应用领域,如激光加工、激光传能、信息处理、医学等领域中需要光强分布均匀的平顶光束,生物医学、分子学、材料科学等都对传播方向上中心光强为零的空心光束迫切需求。因此,研究激光光束的整形成为激光的重要研究方向之一。本文提出基于光纤端帽结构的光束整形技术,主要研究内容如下:1.提出了由凹透镜光纤端帽和梯形扩束器组成的一体化均匀光斑整形系统,首先系统分析了其匀光原理,并推导了整套的系统参数的设计公式,然后针对激光传能领域的应用,研究发现光斑的均匀度随工作距离的增加而降低,而光斑的尺寸随工作距离的增加而增大。采用此方案既可实现不同尺寸的矩形均匀光斑,也可得到其它特殊光斑,如用于激光熔覆中的正六边形均匀光斑整形系统,研究发现输出光斑具有90%以上的均匀度且在一段传输距离内均具有较高的均匀度。最后,在实验室中粘连四片高反射率反射镜形成梯形扩束器,成功搭建了矩形均匀光斑整形系统,验证了系统的可行性和整形效果。2.设计了一种内锥型光纤端帽,其能够产生空心区域光强完全为零的双半高斯空心光束或双光环的特殊空心光束,在激光测距、扫描成像、通信等领域有重要作用。首先在理论上分析了两种光束产生的机理和光强分布特性,发现双半高斯空心光束外侧光强阶跃式降低而内侧光强呈半个高斯分布下降,其光束半径、暗斑尺寸、光束宽度随内锥型光纤端帽锥角的增大而增大,且宽度半径比易于达到WRR＜1/10的条件,而特殊空心光束小光环其内侧光强下降速度很快而外侧呈高斯曲线下降,且其大小光环峰值光强随端帽输入端到锥形结构的距离的增加呈“此消彼长”的变化。最后提出基于平台形式的内锥形结构以解决尖锥制备难题,并分析了平台对传输效率的影响。3.理论分析了稳定产生空心光束端帽锥角需满足的条件。建立了双半高斯空心光束数学模型,推导了WRR的计算公式,基于MATLAB分析了WRR随各个系统参数的变化规律,发现其可以获得比现有方案低一个数量级的宽度半径比WRR,此时的空心光束具有极大的强度梯度,在中性原子的激光冷却及其冷原子束的激光准直或囚禁中可获得重要应用。