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  • 巧用镜头缩放功能设计大口径扩束镜

    作者:南京光研 来源:投稿 时间:2017-10-11 15:23 阅读:234 [投稿]
    客户需要一款2倍扩束镜,扩束倍率很普通。但是要求入射光束直径50毫米,经过2倍扩束出射光束直径就要达到100毫米,而且机械长度不能太长。

    随着光学产业的蓬勃发展,光学产品也逐渐覆盖各行各业,不断面对很多新领域,新问题。在这种情况下需要我们波长人坚持不懈的开拓探索,发散思维,攻克一个个问题堡垒,才能领先一步,立于不败之地。

    今年初,有个客户需要一款2倍扩束镜,扩束倍率很普通。但是要求入射光束直径50毫米,经过2倍扩束出射光束直径就要达到100毫米,而且机械长度不能太长。目前常用的扩束镜需要入射光束一般在1至2毫米,经过5倍、10倍、甚至20倍扩束后光束直径至多达到40mm左右。

    这意味着这款扩束镜的镜片口径将达到120毫米左右,这给设计带来了一些困难。首先想到的是使用3片镜片来完成这款设计,经过初始结构的选择,分析优化,最后的结果总是不理想。由于光束直径太大,设计出的结构出现镜片很厚,或者镜片的弯曲很大,或者系统很长的问题。

    后来经过继续调节参数和优化函数,最后达到了要求。但是系统的长度较长,且由于个别镜片的弯曲较大,使用弯月镜来平衡系统的像差。弯月镜的加工难度是比较大的,增加了生产成本。

    在继续优化系统的时候,突然想到了ZEMAX中“镜头缩放”这个功能,按一定的因子缩放整个镜头。这对于将一个现成的设计缩放成一个有新焦距的设计是很有用的。对系统的波长无影响。缩放镜头功能也可以用于将单位由毫米转换成英尺,或其它组合单位类型。也就是说,可以先用1毫米入射光束先设计一款2倍的扩束镜,然后将系统放大50倍。这个缩小50倍的扩束镜需要机械筒长尽量的短,实现起来也不是很困难。设计完成后,将系统放大50倍,就完成了。结果如下图所示。



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