产生多向准直光束的自由曲面反光镜设计

在大地测量领域中,经常会遇到需要产生360°环形准直光束的情况,目前采用的方案是将半导体激光器光束准直,准直后激光束垂直入射到45°圆锥面,经圆锥面反射后形成环绕圆锥面的360°环形出射光束。为了解决当前方案结构复杂、装调不便等问题,研究设计了一种自由曲面反光镜,使得整个光学系统仅由半导体激光器和反光镜组成。先将光源当成理想点光源,通过微分几何分析得到自由曲面离散点坐标,继而拟合成自由曲面面型,最后利用软件根据实际光源尺寸大小进行优化设计。仿真结果表明,在半导体激光器发散角为20°、发光面半径为50 mm、焦距为30 mm的情况下,在10 m位置能得到亮度均匀、谱线宽度仅为30 mm的准直光束。