一.概述
Ve$o}h- Gq)]s'r2 由于
激光具有高亮度、单色性好和方向性好等特点,激光扩束准直系统在通信技术、激光扫描、切割、测量距离等领域被广泛应用(在实际应用或实验过程中,通常需要用到口径不一的准直激光光束。尤其是在实验操作过程中,每更换一个实验元件都需要重新调节整个光路,不利于实验操作。因此设计一个连续变倍的激光扩束系统是非常有必要的。
l ~"^7H?4e 目前激光扩束方法使用较为广泛的有两大类:
?6!JCQJ< 第一类是选用反射系统,此类系统选用大口径的反射镜面来扩大激光光束,常见的系统有格里高利系统和卡塞格林系统。由于此类系统通常采用非球面镜片,并且是固定的扩束比,通常是单独设计某一类口径的光束。而且非球面在实际生产中存在较高的成本以及难度,所以此类系统适合大倍率扩束的应用;
zEX 第二类是选用透射式系统,此类系统是由两个或两个以上的
透镜组成,常见的系统有开普勒系统和伽利略系统,由于此类系统结构简单,实际应用价值较高,所以具有小变倍比需求的系统可采用第二类方法。
7DogM".}~Q G<zwv3 二.设计要求
/obfw^ oi7@s0@ P7bMIe 波长:632nm
;J( 8
L 变倍比:1-10X
sPpH*,( 入射光束直径:<=5mm
*uRBzO} 出射光束直径:<=50mm
ZL&qp04} 总长<200mm
#FLb*%Nr 设计确保从全孔径出射的
光线与光轴之间的角度小于0.03°
4&lv6`G ` gT{Q#C2Baw 利用SYNOPSYS中自带的ZSEARCH功能,ZSEARCH与DSEARCH一样,都能够自动按照给定的初始条件,对初始结构进行搜索,列出10个最佳的初始结构。
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M/+L:_< 阅读 HELP ZSEARCH可以帮助您快速的了解ZSEARCH的使用细节。
/|m2WxK) SYNOPSYS 初始结构搜索宏和运行结果:
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初始宏文件
请评论留言获取
ah$b[\#C 运行搜索宏可以得到10个初始结构
3PWL@>zi #<"~~2? %bn jgy 选取一个最佳结构进行下一步的分析。
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{LT ITXa&5D
8mrUotjS [ZwjOi:) VR8-&N 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。
0cH`;!MZ s-!ArB, 
(图一 出入射光线10、6、1倍变倍比)
QD&`^(X1p
wo{gG?B (图二 3D绘图10、7、5、1倍扩束)
z=\&i\>;Z+ 此处给出10、6、1变倍比图样。
%)8}X>xq 再在命令行窗口中输入SPEC,查看
镜头参数。
Igt#V;kK"2 *!t/"b
@l5"nBs<_: U[-o> W# vzAaxk% 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:
E?f-wQF &vMb_;~B 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:
|$Sedzj' !;v|'I #$07:UJ 三.总结
X=&ET)8-Y .p3,O6y2(F 该镜头所有指标已经基本满足要求,使用了8片透镜。