改型高斯函数用于变光斑无影灯的照度模拟

以LED为光源的手术无影灯比传统卤素无影灯有无可比拟的优点,而光斑尺寸可变又是无影灯的一个重要指标。但此时可变光斑的光学分析比较困难,为此用改型的高斯函数构建了单模块光斑及总光斑照度分布的数学模型,从而找出无影灯的照度分布在符合行业标准的范围内随单光斑形状、移动量等参数而变的规律。由模拟计算的结果可以确定无影灯总体光学设计中的重要参数,并提供LED透镜设计的要求。

基于自适应镜的可变圆光斑激光熔覆光学系统

为实现不等壁厚复杂零件的激光增材制造,设计开发了一种基于自适应镜的可变圆光斑激光熔覆光学系统。系统由反射式抛物准直镜、反射式自适应镜和反射式抛物聚焦镜等组成。通过气压比例阀调节自适应镜腔内气压,改变自适应镜表面曲率半径,使光束以不同程度的会聚角或发散角入射到反射式抛物聚焦镜,从而改变作用在工件表面的激光光斑大小。建立了基于自适应镜变斑光学系统的物理模型,通过Matlab和Zemax软件仿真分析了自适应镜焦距的变化范围、反射式抛物准直镜与反射式抛物聚焦镜的焦距和位置,以及光纤激光光源参数等对系统变斑特性的影响。采用6 kW光纤激光器,按照变光斑、变功率、等速度、等功率密度的方案进行激光熔覆工艺实验,实现了壁厚由3 mm渐变到8 mm的椭圆形工件的激光熔覆增材制造。