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  • 基于Zemax的HE-Ne激光光束聚焦物镜的设计

    作者:范应娟、张艳军 来源:应用光学 时间:2020-12-22 13:43 阅读:2277 [投稿]
    为了得到一个合理的He-Ne激光光束聚焦物镜,采用以正前凸型为基础的高折射率双片结构,应用Zemax软件进行优化设计,获得了弥散斑直径为0.002mm的He-Ne激光聚焦物镜,该镜头只需校正轴上点球差。

    表1中前3个半径是初步取定的,第4个半径的数据是由焦距的要求算出来的。构造的初步想法是将一块厚10mm的平板分成2块,中间划出来的半径初步取定为80mm,然后对第一块,将凸的一端(半径为+80mm的一端)朝向远处的物体,2片镜片的空气间隔暂取为0.2mm,然后由第4个半径来保证焦距f'=60mm的要求。采用高折射率玻璃nE-FDS1=1.92286。

    2.2 ZEMAX像差校正

    利用ZEMAX得到的初始结构的MTF曲线如图3所示。从图中可看出成像质量很差,因此需要校正像差。我们将镜头的像差校正分成3个阶段:校正基本像差,校正高级像差,像差平衡。


    2.2.1 基本像差校正

    在He-Ne激光光束聚焦物镜的设计中,基本像差一般指球差。选取合适的优化函数用ZEMAX进行优化时,还要注意控制有效焦距。

    1)用LONA控制轴向球差,当选择LONA控制不住球差时,同时加入SPHA操作数,设置合理权重,可以将轴向球差进一步改善。

    2)用EFFL操作数控制有效焦距为60mm。

    3)用GMTT和GMTS控制子午和弧矢方向的几何调制传递函数,用几何MTF优化后,再使用MTFA进一步提高系统性能。

    2.2.2 高级像差的校正

    在完成基本像差校正的基础上,需要全面分析系统像差的校正情况,找出最重要的高级像差,利用上述操作数控制最重要的高级像差。在校正过程中某些本来不大的高级像差可能会增大,这时必须把它们也加入校正,或者在无法同时校正的情况下采取这种方案,使各种高级像差得到兼顾。

    2.2.3 像差平衡

    ......

    3 结论

    本文设计了一款双片型的He-Ne激光光束聚焦物镜,玻璃材料采用E-FDS1,在ZEMAX中使用合适的优化函数和权重对像差进行校正,逐步消除了基本像差、高级像差、并进行了像差平衡,获得了较好弥散斑直径的He-Ne激光光束聚焦物镜,MTF曲线也很理想,而且结构简单,聚焦性能好。

    全文内容下载:http://www.opticsky.cn/read-htm-tid-59973.html 

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    文章点评

    baalzjh:说的挺不错mark了(2021-01-27)