一.概述
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-AZ 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。
iBt<EM]U/ 目前激光扩束方法使用较为广泛的有两大类:
s/0bXM$^ 第一类是选用反射系统,此类系统选用大口径的反射镜面来扩大激光光束,常见的系统有格里高利系统和卡塞格林系统。由于此类系统通常采用非球面镜片,并且是固定的扩束比,通常是单独设计某一类口径的光束。而且非球面在实际生产中存在较高的成本以及难度,所以此类系统适合大倍率扩束的应用;
6pdek3pOCt 第二类是选用透射式系统,此类系统是由两个或两个以上的
透镜组成,常见的系统有开普勒系统和伽利略系统,由于此类系统结构简单,实际应用价值较高,所以具有小变倍比需求的系统可采用第二类方法。
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<'N~|B/yZ 二.设计要求
Y '+mC =&" a:l 0B]c`$"aD 波长:632nm
b:Tv
Ta 变倍比:1-10X
iOB*K)U1 入射光束直径:<=5mm
5D < 出射光束直径:<=50mm
HoO1_{q" 总长<200mm
s>I~%+V.?: 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°
YM,UM> m2\[L/W] 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。
:I2spBx 阅读 HELP ZSEARCH可以帮助您快速的了解ZSEARCH的使用细节。
rM`z2*7%d SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果:
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初始宏文件
请评论留言获取
}1mkX\wWP 运行搜索宏可以得到10个初始结构
Se.qft?D%( _/NPXDL
tRbZX{ 选取一个最佳结构进行下一步的分析。
!q1XyQX jGUegeq
e8 c.&j3m 2Mu3]2> Rxq4Diq5k 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。
ZfibHivz XG!^[ZDs 
(图一 出入射光线10、6、1倍变倍比)
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;o?o92d (图二 3D绘图10、7、5、1倍扩束)
ZmvtUma 此处给出10、6、1变倍比图样。
(\%J0kR3[ 再在命令行窗口中输入SPEC,查看
镜头参数。
rrSFmhQUk r-_-/O"l
kvN<o-B w19OOD R(s[JH(& 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:
7[1VFc#tf z+c'-!e/ 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:
}O\g<ke:u N}Or+:"O:q XO5E-Nh 三.总结
y*E{X `_x#`%!#2 该镜头所有指标已经基本满足要求,使用了8片透镜。