伽里略非球面透镜扩束器

在激光系统中，伽里略球面透镜扩束器已得到广泛地应用，但是，它有许多不足之处。在本文中，研究了伽里略非球面透镜扩束器，给出了伽里略非球面透镜扩束器光学系统设计的方法和设计结果。我们得出的结论是：伽里略非球面透镜扩束器比伽里略球面透镜扩束器好。

非球面扩束器的设计

本文根据像差理论,叙述了非球面扩束器的设计方法。带有高次曲面的扩束器物镜能对大相对孔径的透镜校正像差.通过具体的实例,阐明了相对孔径加大,物镜的高次项增加,目镜结构复杂化,筒长同时可以大大减小。

Φ_0300激光扩束器光学系统设计

从三级像差理论出发,分析伽里略(Galilean)和开卜勒(Keplerian)两种类型扩束器的轴外像差没有得到很好校正的原因·通过合理的光路分析,设计出一种轴上和轴外像差都得到很好校正、大口径大相对孔径、视场可增大的、光学性能优于伽里略和开卜勒扩束器的新型扩束器·并给出了物镜通光口径为300mm、物镜焦距为800mm、视场为4mrad、放大倍率为30倍、主工作波长为0.6328μm的非球面扩束器光学系统结构参量,且进行了像质评价·调整此扩束器目镜组中各镜片的间隔以及物镜和目镜的间隔可以使该扩束器在三个波长使用·

大功率激光扩束器的光学设计

为了使激光扩束器可以长时间的工作于大功率激光照射情况下,在传统多波长激光扩束器的基础上,利用变更材料和结构的方法进行改进,设计了2.3倍和6倍两级扩束的激光扩束器,用光学设计软件分析其像质并进行优化,对像质进行理论分析;加工成型后,置于实际环境中进行实验。经实验验证,在调Q脉冲激光器的峰值功率高达20MW的大功率激光照射下,在系统后1m位置出射光束直径分别为24.5mm和154.8mm,脉冲间隔可以在5s以上,并很好地保持了高斯光束的固有特性。结果表明,扩束器完全达到设计要求,有良好的使用效果。

非球面反射型扩束器的研究

非球面反射型扩束器由于其独特的优点得到了广泛的应用．本文分析了两种最常用形式的结构和像差特点，提出了一种利用两个不同锥体反射镜的组合实现光束转换的办法，从而消除了系统由于中心遮拦而带来的能量损失．文章还对各种非球面反射型扩束器和折射型扩束器的特点进行了比较．

两镜系统扩束器的研究

本文比较了两镜系统扩束器的四种形式，通过分析得到了用于消球差，慧差和象散的双抛物面扩束器可取任意遮拦比或放大倍率的结论，同时给出了这种系统的畸变系数与遮拦比α之间的关系．并通过实际光线追这，得到了场曲系数与主镜相对孔径和遮拦比之间的关系．分别说明了α为正和为负两种情况时的光路，及对应的无中心遮拦的离轴系统的情况．

激光扩束器物镜微调机构设计

设计了一个激光扩束器的物镜微调机构,当环境温度变化时,调整扩束器的光学间隔,补偿热变形的影响。该机构采用螺纹传动方式,通过拧动微调螺母使物镜产生位移,从而调整光学间隔。该机构结构简单,操作方便,微调精度可达到0.02mm。在不方便手动调节的场合,经过简单改进即可具有自动调节的功能,并对自动微调的设计方案做了介绍。

多波长激光扩束器的光学设计

在激光雷达以及光谱仪定标时常常需要较宽以及高准直性的激光光束。设计了一出射光束为16mm,扩束比为20倍的激光扩束器光学系统。通过移动激光扩束器的物镜与目镜间隔,可以实现光谱范围在543.5-850nm的激光扩束;比较了使用该激光扩束器发射的准直激光束与理想的单色平行光充满成像光谱仪的入瞳孔径后成像光谱仪传递函数的变化,说明该光学系统可行。

一种高倍率激光扩束器准直性调整机构研制

为提高单位面积的激光能量,保证在环境温度变化过程中通过高扩束倍率扩束器的激光束的准直性不被破坏,在小物镜上设计了一套高定心度直线调整机构,使大、小物镜之间的距离可调,从而保证通过扩束器激光光束的准直性不会受环境温度变化的影响。在介绍激光扩束器工作原理的基础上,给出了激光扩束器准直性调整机构的设计方案、调整精度的检测方法及检测结果,最后对检测精度的各种影响因素和检测结果进行了分析。结果表明,激光扩束器准直性调整机构的同轴精度可达2.2 m,满足扩束器物镜间同轴精度的要求,并且该调整机构设计简单,可以在不同倍率的激光扩束器中得到推广和应用。

FTO质子照相中扩束器的设计

为了达到最佳的扩束效果和充分利用束流,从多次库仑散射角、能量损失和透射率这三个方面确定扩束器的材料类型。对均方根多次库仑散射(MCS)、质子能量损失和质子的透过率的研究都表明单位面质量下材料原子序数越大,扩束效果越好。再结合成本和适用性确定扩束器的材料为钨。同时,从探测器接收到的质子通量均匀而噪声影响小的角度,确定了扩束器的厚度。研究结果为:没有准直器的情形下,扩束器的厚度为3.1cm;准直器角度为3.0mrad时,扩束器厚度为2.4cm。

数字波面扩束器

介绍在移相式数字平面干涉仪的基础上建立的高精度数字波面扩速器技术，该技术可扩展干涉仪的测试孔径。文中介绍了数字波面扩束技术的原理，使用计算机模拟实际的测试过程，分析原理误差对波面复原精度的影响，此技术已用在２５０ｍｍ口径的移相式数字平面干涉仪上。

多波长透射式扩束器设计

从像差理论出发,通过实例介绍了扩束器的具体设计过程,并给出了物镜通光口径为200mm、焦距400mm、视场为2m rad、放大倍率为40倍和主工作波长为0.6328μm的扩束器结构参量,通过改变目镜与物镜间距还可以对波长0.532μm和1.064μm的激光进行同倍率的扩束,在应用时不必重新设计扩束器或目镜系统即可以对这三种波长进行扩束,使用方便,也节约成本。

复合式无遮拦激光扩束器的设计

为满足大功率激光发射的要求,提出研制一种基于卡塞格林系统的大口径激光发射的复合式无遮拦激光扩束器,消除卡塞格林系统中心遮拦,提高激光发射效率。依据卡塞格林系统原理及其结构特征,结合伽利略折射式扩束器的特点,设计一种发射口径为550 mm的复合式无遮拦激光扩束器,采用反射式扩束器和折射式扩束器结合的方式,在卡塞格林次镜中心开通孔,使中心被遮拦激光透过。后接伽利略式折射扩束器,对中心透过光束进行扩束,两光束共轴发射。对设计的新型复合扩束器进行激光透过率实验,实验结果表明,对于波长10.6μm激光,透过率大于95.21%,比传统卡塞格林扩束器提高22.12%。

大口径非球面哈特曼扩束器的光学系统设计

根据三级像差理论 ,详细描述了大口径非球面哈特曼 (Hartmann)扩束器的设计方法 .为了校正大相对孔径透镜产生的像差 ,在扩束器的物镜中引用了高次非球面 ,并通过具体的实例 ,分析了当相对孔径变化时 。

激光扩束器离焦量的多元函数极值解法

基模高斯光束通过离焦激光扩束器的离焦量,可以用拉格朗日待定乘数法、厚透镜等效变换法和分段计算法等多种方法进行求解[1][3],但上述几种求解方法均较为繁琐。文章在对拉格朗日待定乘数法进行理论分析之后证明,求解基模高斯光束通过离焦激光扩束器的离焦量不属于条件极值问题,并给出了求解上述问题的一种简单的新方法--多元函数极值法。

新型激光扩束器的设计

本文设计的新型激光扩束器有几个显著的侍点；仅有两个光学元件，用一个单透镜组成折反射系统模拟和代替小的离轴抛物面反射镜。大的离轴抛物面反射镜容易制造，并且可以买到成品。这种新型激光扩束器在宽光谱范围内有良好的象质，可以做成任意要求的扩束比。

一种易于精准调节的扩束器装置

科研和教学实验中广泛使用的扩束器调节装置,常采用调节杆或伸缩杆两种方式来调节扩束透镜的高度,而且只固定搭配了一种焦距的扩束透镜,这种扩束器调节装置的高度调节精准度不高、扩束能力不可调节,这些都给实验带来了诸多不便。针对以上问题,设计了一种高度易于精准调节、扩束能力易于改变的扩束器调节装置,而且调节方便、扩束透镜更换简单。

高倍率及大孔径扩束器的光学系统设计

高倍率及大孔径扩束器要求筒长短、口径大、轴上和轴外的像差都要很好地校正 ,所以光学系统的设计是非常困难的。论述了高倍率及大孔径扩束器的光学系统设计方法 ,给出了物镜通光口径为 2 0 0mm ,焦距为 4 0 0mm ,视场为 2mrad ,放大倍率为 4

窄线宽准分子激光腔内棱镜扩束器的优化设计

棱镜扩束器(PBE)广泛用在准分子激光腔内光谱压窄系统中,可以有效降低光束发散角和系统内能量密度。为了实现窄线宽激光输出并降低腔内损耗,需要对棱镜扩束器的棱镜个数、单棱镜扩束倍数和棱镜顶角进行优化设计。根据棱镜扩束倍数的理论,数值分析了入射角、顶角和出射角对棱镜扩束倍数的影响,并在实验上很好地验证了扩束倍数与入射角的关系。此外,推导了激光器线宽压窄系统实现一定激光线宽输出所需的总棱镜扩束倍数。优化设计了扩束倍数M为13.3的氟化钙消色散棱镜扩束器,在此基础上,实现了0.915pm的窄线宽ArF激光输出,实验结果与理论设计吻合。