10X激光扩束镜头分享

小土豆

最近看了些激光扩束镜头，自己仿照做了一个10x的扩束镜头，愿与大家分享交流一下，欢迎大佬交流讨论。

首先介绍一下激光扩束镜头：
激光扩束镜主要有两个用途：其一是扩展激光束的直径；其二是减小激光束的发散角。因此，它被用于远距离照明或投影 ，以及聚焦系统。
一束被扩束的光束的发散角，和扩束比成反比例变化。和未经扩束的光束相比，扩束后的光束可被聚焦得更小。
激光扩束准直镜的倍率即光束直径的放大倍率。

扩束镜一般为倒置的望远镜系统，2种比较常见的为Galiean伽利略式和Keplerian开普勒式。我的这个是采用的倒置的伽利略式进行设计的。



扩束镜头的指标如下：
1 激光出射口径2mm
2 发散角3.5mrad=0.2°（1mrad=0.053°）
3 波长532nm

设计的结果如下图所示：

lay图

spt图

mtf图

                                                                        
                                                                                                     部分优化函数
设计中的遇到的问题：

1  初步优化完后，系统的总长达到了540mm，太长了。
解决办法：在优化函数中，TOTR操作数下增加一个操作数OPLT(操作数小于)，来控制系统总长的长度，在该设计中，我是让系统总长<100mm。

2   解决系统总长后，我发现系统的球差还是比较大。
解决办法：考虑到后面单片只有一个变量，即只有一个半径可以用于校正球差，另一个半径一般要满足镜头焦距要求，所以改进的方法就是采用分裂透镜的方法。
分裂透镜增加了变量数目，因此也增加了自由度。从像差理论上来看，是将原来由一片负担的光线偏角现在变为2片共同负担，可以减小单独一片产生的像差。另外，两片间的空气间隔是减小高级球差的一个因素，也可以设为变量来优化球差。


希望大家能多多分享，多多交流，这样论坛就更加热闹啦

萌新小透明

最终靠什么来评价设计结果？点列图的光斑均匀性？

小土豆

萌新小透明 发表于 2020-7-14 08:32
最终靠什么来评价设计结果？点列图的光斑均匀性？

对啊，一般来说是从点列图的光斑均匀性看，这个还存在一点儿慧差，但是并没有太大的影响，在考虑成本的情况下，让光斑在艾里斑之内，能不用非球面就不用，这个扩束镜是无焦系统，主要要去考虑一下消一下球差。

单等玉

做完设计之后有进行公差分析嘛，求教

心善的汤姆

请请问一下可以用这个结构优化成更大倍数的扩束镜吗

小土豆

心善的汤姆 发表于 2020-10-29 15:44
请请问一下可以用这个结构优化成更大倍数的扩束镜吗

可以的，你可以尝试一下

Weil

结合前辈的分享，这是我之前做的一个10倍扩束镜
扩束镜头的指标如下：
1 激光入射口径2mm，出射20mm
2 入射发散角3.5mrad，扩束后为0.35mrad
3 波长532nm
4 TOTR≤65mm
还有很多不足，望前辈指教
[img]C:\Users\lenovo\Desktop

nightlifeTJ

有个问题，为什么这段距离是负的？是评价像质需要吗？

（出于保护我已经把别的数据打码了）

持之以恒

楼主，在下小白一枚，请问入射光的发散角3.5mrad如何设置？出射光的发散角如何控制？还是只需通过扩束比来推算发散角的压缩倍数？

Decade

持之以恒 发表于 2023-2-9 09:31
楼主，在下小白一枚，请问入射光的发散角3.5mrad如何设置？出射光的发散角如何控制？还是只需通过扩束比来 ...

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