一.概述
&p?Oo^ p(2j7W-/ 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。
>v4k_JX 目前激光扩束方法使用较为广泛的有两大类:
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SmM5% 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;
&&1q@m,cP 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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eB-C// 二.设计要求
A<6V$e$:2 " mKMym2 +B*8$^,V) 波长:632nm
FV[6">;g 变倍比:1-10X
j/zD`ydj 入射光束直径:<=5mm
Kuh! b`9 出射光束直径:<=50mm
47Y|1 总长<200mm
0Sz&Oguv 设计确保从全孔径出射的
光线与光轴之间的角度小于0.03°
T;- Zl[H V/5hEo Dt 利用SYNOPSYS中自带的ZSEARCH功能,ZSEARCH与DSEARCH一样,都能够自动按照给定的初始条件,对初始结构进行搜索,列出10个最佳的初始结构。
T[$Sbz` 阅读 HELP ZSEARCH可以帮助您快速的了解ZSEARCH的使用细节。
(xU+Y1*g"% SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果:
D\Y)E#%, ?Az pb}#
初始宏文件
请评论留言获取
_/[n/"gn 运行搜索宏可以得到10个初始结构
]{9oB-;, 0/.#V*KM 0XlX7Sk+ 选取一个最佳结构进行下一步的分析。
,5\:\e0H 39!o!_g
t\2myR3 uTJi }4cw UT[9ERS 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。
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dEO 
(图一 出入射光线10、6、1倍变倍比)
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_ED1".f (图二 3D绘图10、7、5、1倍扩束)
H+zn:j@~L 此处给出10、6、1变倍比图样。
*jWU8.W 再在命令行窗口中输入SPEC,查看
镜头参数。
@ ADY? V,qZF=} S
D<7S
P,D C#r_qn i7~oZ)w 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:
4~a0
}wR)p 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:
F *;
+-e !W:QLOe6F Coq0Kzhsab 三.总结
ZP)=2'RY BN4dr9T 该镜头所有指标已经基本满足要求,使用了8片透镜。