基于C02激光器的连续可变高扩束比系统设计

给出了基于CO2激光器（中心波长λ1=9．3μm和λ2=10．6μm）的连续可变扩束比激光扩束系统的设计实例。系统镜片全部采用硫系玻璃材料Ge20Sb15Se65，此材料便于模压以降低成本。以经典二组元变焦设计为出发点，在理想光学系统的基本目标参数上加入具体的波长、入射直径和材料等光学参数，利用Zemax软件优化校正像差，设计得到了一种光束准直性好、结构简单且成本低廉的CO2激光器连续可变高扩束比激光扩束系统。此系统最大入射光束直径为6mm，两中心波长带宽均设计为100nm，扩束比在2～7之间连续可调，最大波像差小于1／4中心波长。

折反射式连续变倍扩束系统的设计

为了用同一台仪器获得不同口径的激光准直光束,设计了一个连续变倍激光扩束系统,系统扩束比可在55-155之间连续变化,可以得到比传统扩束系统更大的激光光斑,满足对大口径激光束应用的要求。该系统由两级扩束子系统构成,一级折射式无焦变倍扩束系统实现激光光束口径连续变化,变焦系统选用仅有4片透镜的三组元结构,并采用＂正-负-正＂的形式,有利于减小系统整体结构尺寸。考虑到可能产生的热形变,对入射光斑较小的变倍移动组的材料进行了分析选择。二级折反射系统实现激光束的高倍率扩束,由球面反射镜取代离轴抛物面镜,用一片弯月透镜补偿像差。由于单透镜折射元件对系统性能影响很大,对其结构形式和材料进行了分析,确定了透镜的厚度与材料。应用光学设计软件CODEV给出了系统的优化设计,设计结果显示该系统像差得到了很好地校正,成像质量达到衍射极限。最后用Lighttools软件进行三维建模分析,系统准直度与理论设计值相符。