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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:458 [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。

    摘要: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。实验结果表明:设计的镜头比低折射率单片透镜得到的弥散圆直径更小,达到0.0019mm,球差被控制在-0.05mm~+0.05mm范围内,MTF曲线所围面积变大,中心点亮度增高,符合实际需要。

    关键词:光学设计;聚焦物镜;Zemax;球差;弥散圆

    引言

    如今,He-Ne激光光束聚焦物镜广泛应用于影碟机,光盘,激光打印机等,此类透镜是小F数,小视场,单色波简单光学系统,很容易达到衍射极限,并且只要一两片透镜就可以达到基本要求。本文采用2片结构,用ZEMAX进行优化设计,得到的镜头结构简单,比采用单片镜头得到的镜头弥散圆直径小,像差校正得更好。

    1 镜头结构的设计指标

    具体设计任务要求:

    1)镜头物镜l=∞,视场角ω=0°,焦距f'=60mm,相对孔径D/f'=1/2,工作波长λ=0.6328μm;

    2)镜头只需校正轴上点球差;

    3)几何弥散圆直径小于0.002mm;

    4)镜头结构尽量简单,争取用2片镜片达到要求。

    2 设计过程

    2.1 初始结构的选择

    我们采用正前凸型初始结构,结构参数如表1所示,其像差曲线和点列图如图1和图2所示。




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