一.概述
wL0"1Ya )[sSCt] 由于
激光具有高亮度、单色性好和方向性好等特点,激光扩束准直系统在通信技术、激光扫描、切割、测量距离等领域被广泛应用(在实际应用或实验过程中,通常需要用到口径不一的准直激光光束。尤其是在实验操作过程中,每更换一个实验元件都需要重新调节整个光路,不利于实验操作。因此设计一个连续变倍的激光扩束系统是非常有必要的。
*OE>gg&?Nh 目前激光扩束方法使用较为广泛的有两大类:
dnPr2oI?I 第一类是选用反射系统,此类系统选用大口径的反射镜面来扩大激光光束,常见的系统有格里高利系统和卡塞格林系统。由于此类系统通常采用非球面镜片,并且是固定的扩束比,通常是单独设计某一类口径的光束。而且非球面在实际生产中存在较高的成本以及难度,所以此类系统适合大倍率扩束的应用;
1nLFtiki 第二类是选用透射式系统,此类系统是由两个或两个以上的
透镜组成,常见的系统有开普勒系统和伽利略系统,由于此类系统结构简单,实际应用价值较高,所以具有小变倍比需求的系统可采用第二类方法。
Xw^:<Nx: hW cM. 二.设计要求
@qJv m}
=<@b:l )./'RE+(k 波长:632nm
&P8Q|A-u 变倍比:1-10X
J_|>rfW 入射光束直径:<=5mm
qn\>(& 出射光束直径:<=50mm
',RR*{I 总长<200mm
oWOH #w 设计确保从全孔径出射的
光线与光轴之间的角度小于0.03°
9>@"W- Sag\wKV8 利用SYNOPSYS中自带的ZSEARCH功能,ZSEARCH与DSEARCH一样,都能够自动按照给定的初始条件,对初始结构进行搜索,列出10个最佳的初始结构。
h"nv[0!) 阅读 HELP ZSEARCH可以帮助您快速的了解ZSEARCH的使用细节。
QaEXk5>e SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果:
7@VR:~n}k w@f_TG"Vt
初始宏文件
请评论留言获取
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7x 运行搜索宏可以得到10个初始结构
-3b0;L&4>x z<P#djx .~8IW,[ 选取一个最佳结构进行下一步的分析。
0MzHr2?'P 8c$IsvJg
d{GXFT;0 cKy%0oTla J.`.lQ$z 点击右侧的模块,查看初始结构的变倍功能。点击光线追迹 >真实光线追迹 >执行也可以查看光线的放大情况。
CUw
9aH ]R]X#jm 
(图一 出入射光线10、6、1倍变倍比)
L,X6L @Q
zKWi9 (图二 3D绘图10、7、5、1倍扩束)
2W~2Hk=0+% 此处给出10、6、1变倍比图样。
'XQv> J 再在命令行窗口中输入SPEC,查看
镜头参数。
g-(xuR^* !!K=v7M
qC|re!K %F/tbXy{ wy&*6>. 此时总长也满足设计要求,最终结果是否达到设计要求,我们还需要通过一些像质评价方法来评定,激光扩束系统常采用波像差对系统
成像质量进行评价。初始结构波像差如图所示:
;[zx'e?! 1X9sx&5H 观察到波像差均方根在λ/5附近还较大,进行
优化并模拟退火,最终得到波像图如图所示:
*'t`;m~ $fvUb_n \1B*iW 三.总结
da^9Fb F;NZJEy 该镜头所有指标已经基本满足要求,使用了8片透镜。