激光扩束望远镜设计
折射式望远镜(扩束)系统设计流程
扩束（折射式望远镜）设计流程设计要求：平行光进，平行光出入射光孔径100, 出射20mm只能使用两个镜片，且第二个镜片为平凹镜（伽利略式）两镜片间空气隔约250mm系统用于1053nm激光系统；要使用632.8nm波长对系统进行预测试像差要最小化，仅能使用一个非球面学习要点：如何对特定设计要求优化参数如何设计一个双工系统，即工作波长和测试波长不同的系统如何在Zemax软件里定义薄透镜（仅用于聚焦），如何定义多结构界面问题分析：其实就是设计一个望远镜系统，如果没有特殊要求，这样的系统是很容易设计的。
然而现在有一些附加要求，特别是工作波长和测试波长不一样。
我们应该如何开展这样的设计呢？对一个实用系统，测试只是一个确信性能的手段，而最终系统应该在工作波长被使用。
因此，这个例子里，我们先以1.053μm为基准进行设计。
之后再考虑如何在0.6328μm下做测试。
注意，现在的系统是平行光入，平行光出。
由于没有成像功能，因此在Zemax里，无法评价由于该系统引入带来的像差是多大。
如何解决这个问题呢？我们可以在Zemax里插入一个薄透镜，即几何光学里常使用的那种透镜，只具有对平行光聚焦的作用，本身不产生任何附加像差。
这样平行光经过该近轴薄透镜聚焦后的像斑就可以用来衡量扩束本身带来的像差大小。
两个实际厚透镜是4个表面，薄透镜是1个表面。
再加上默认的物像平面，在Zemax 里定义上述系统，共需要7个表面。
1.通用参数设置：首先从系统-→通用配置选项里输入入瞳孔径值100mm，在系统-→光波长选项里输入工作波长1.0532.透镜表格编辑：根据设计要求，编辑透镜表格如下：由于目前我们不知道两个透镜表面半径该多大，因此我们都没输入初始值，选默认的无穷大，即都是平板。
这个值我们可以通过软件的优化功能获得，因此把他们定义为变量。
注意，设计要求凹透镜为平凹镜，因此第一个表面半径为无穷大，不能变，即表格里的“3”面。
而其余三个待确定量设为变量。
激光扩束镜结构
激光扩束镜结构激光扩束镜是一种常见的光学元件，用于调整激光束的直径和扩束角度。
它由两个主要部分组成：透镜和反射镜。
透镜用于调整激光束的直径，而反射镜用于调整激光束的扩束角度。
激光扩束镜的透镜通常是凸透镜，它具有向外凸起的形状。
当激光束通过透镜时，透镜会将光线聚焦到一个点上，这可以减小激光束的直径。
透镜的曲率半径和直径决定了光线的聚焦程度。
较小的曲率半径和较大的直径将导致更大的扩束角度，而较大的曲率半径和较小的直径将导致更小的扩束角度。
激光扩束镜的反射镜通常是平面镜或曲面镜。
平面镜可以改变激光束的方向，而曲面镜可以改变激光束的扩束角度。
曲面镜通常是凸面镜或凹面镜。
凸面镜会使激光束扩束，而凹面镜会使激光束聚束。
反射镜的选择取决于需要调整的激光束特性。
激光扩束镜的结构可以是单透镜结构或双透镜结构。
单透镜结构包括一个透镜和一个反射镜，它们组合在一起以实现激光束的扩束。
双透镜结构包括两个透镜和一个反射镜，透镜和反射镜交替排列以实现更精确的扩束控制。
激光扩束镜的设计需要考虑许多因素，包括所需的扩束角度、激光束直径和波长等。
此外，材料的选择也很重要，因为不同的材料对激光束的传输和扩束特性有不同的影响。
激光扩束镜在许多应用中发挥着重要的作用。
例如，它们可以用于激光切割、激光打标和激光焊接等工艺中，以调整激光束的特性，使其适应特定的加工需求。
此外，激光扩束镜还可以用于激光通信和激光雷达等领域，以实现远距离的光信号传输和探测。
激光扩束镜是一种重要的光学元件，用于调整激光束的直径和扩束角度。
它由透镜和反射镜组成，可以采用单透镜结构或双透镜结构。
激光扩束镜的设计需要考虑多个因素，并在各种应用领域中发挥着关键作用。
激光扩束望远镜的光学设计
文章编号ｔ １７－７５２０）８ ０００ ６２８８ （ ７０－ ２－３ ０ ０
激 光 扩 束 望 远 镜 的 光 学 设 计
樊丽娜 １ ，朱 爱敏 １ 琳 ２ ，刘 ，吴泉 英
（． 州科 技 学 院基 础 实验 教 学 中 心 ，苏 州 ２５０ １苏 １０９； ２ 苏 州大 学 物 理 科学 与 技术 学 院 ，苏州 ２５０） ． １０６
２ Ｓｈ ｏ ｏ Ｐ ｙｉ ｌ ｃ ｎｅ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｕｈ ｕＵ ｉ ｒ ｔ Ｓ ｚｏ １０６ Ｃ ｉａ ． ｃｏｌ ｆ ｈ ｓ ａ Ｓｉ ｃ ｄＴｃｎ ｌ Ｓ ｚｏ ｎｖ ｓｙ ｕｈ ｕ ２５０， ｈ ） ｃ ｅ ａ ｏ ｙ ｅ ｉ， ｎ
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简易激光扩束器的设计和制作
简易激光扩束器的设计和制作激光扩束器是一种用于将激光束从较小的光斑扩展为较大光斑的装置。
它被广泛应用于激光加工、激光切割、激光打标等领域。
本文将介绍一种简易激光扩束器的设计和制作方法。
设计思路：激光扩束器的设计主要包括两个方面：一是设计扩束光学系统，二是设计支架和固定装置。
光学系统是扩束器的核心部分，其主要功能是将光源的激光束扩展为所需光斑大小。
支架和固定装置则用于固定激光器和光学元件，保证整个系统的稳定性和可靠性。
1.设计扩束光学系统：扩束光学系统由凸透镜或透镜组成，其结构可以融合多个透镜，用于实现不同程度的扩束效果。
光学系统的设计原则是根据输入光斑的直径和所需扩束光斑的直径，确定透镜的焦距和透镜的间距，从而得到所需的扩束效果。
2.设计支架和固定装置：支架和固定装置的设计主要是为了保证光学系统的稳定性和可靠性。
可以使用金属材料如铁、铝等来制作支架和固定装置。
支架的设计要考虑光学系统的大小和形状，确保透镜和光源之间的距离和位置固定不变。
固定装置可以使用螺丝、销钉等固定装置，固定光学系统和支架。
制作过程：1.准备工作：选购适合的透镜和光源，选择适当的材料制作支架和固定装置，准备必要的工具如锉刀、打磨机、钳子等。
2.设计光程：根据扩束光学系统的要求，计算出透镜的间距和焦距，确定所需光程和位置。
3.制作支架和固定装置：根据设计要求和透镜的大小，使用金属材料制作支架和固定装置。
可以根据需要加工，打磨和调整尺寸以适应光学系统的安装。
4.安装光学系统：根据设计的光程和位置要求，将透镜安装在支架上，通过固定装置固定在支架上。
确保透镜和光源之间的距离和位置固定不变。
5.安装光源和测试：将激光器或者光源安装在支架上，并与光学系统相连接。
连接好电源，对系统进行测试，观察扩束效果是否满足需求。
6.调整优化：根据实际情况，调整光学系统的参数，如透镜的间距、焦距等，进一步优化扩束效果。
可以通过实验和测试，不断调整和优化以获得更好的扩束效果。
激光扩束镜设计
一、激光扩束镜设计一、设计要求：设计一个激光扩束镜，扩束倍数为三倍，入射孔径为3mm，斜入射角1°，同时要求几何尺寸合适。
二、设计思路：１．确定第一面透镜由于激光能量较高，所以光线追迹时，尽量使光束不在镜筒中汇聚，如果采用两面透镜来完成设计，就要保证第一面透镜为凹凸镜，先将光线发散，第二面为凸透镜再将光线汇聚，平行光出射。
２.确定第二面透镜：在第一面透镜后放置凸透镜才能满足对无限远处对焦的要求。
３．几何参数的确定：由于要求几何尺寸合适，不妨将总尺寸设为160mm，由应用光学知识可以计算，则第一面透镜的焦距应该取-80mm，第二面透镜焦距取为240mm，筒长为160mm（也就是两透镜的几何距离）。
4.做到了平行光出射，并扩束三倍的要求后，下一步需要做的便是减少像差，这个里面可以调整的有透镜的材质，在几何尺寸允许的条件下还可以再对相对距离等参数做出微调，以求能调出像差较小的设计。
同时为增加可调自由度，还可以考虑再增加一面或者两面透镜，来达到消像差的目的。
三、设计过程（1）第一面透镜在设计第一面透镜时，先大致利用应用光学知识进行计算，估算透镜两个面的曲率半径，这里，大约可以取R1=-50mm，R2=200，材质使用BK7玻璃。
这时，可以先看看这一面透镜的相关参数，探究下像差与单面透镜的一些参数的关系，这里，发现，当透镜的曲率半径取得越大时，透镜显示的球差和慧差越大，所以，在实验和实际工程中，建议使用曲率合适的透镜。
同样，根据设计思路，这时需要解决的另一个问题便是确定第一面透镜的焦距，这里可以使用SYNOPSYS软件中的edit solves 功能来确定其焦距，最后，经过调试，选择的是R1=-55，R2=150，选用BK7玻璃。
（2）第二面透镜下一步便是确定第二面透镜的相关参数，根据设计思路中的计算，可以知道两面透镜之间的距离，所以需要确定的是透镜在像差比较小的情况下，能使光纤平行出射的焦距，也就是设计思路里面所确定的240mm。
一种激光变焦扩束光学系统设计
一种激光变焦扩束光学系统设计
激光变焦扩束光学系统是一种用于激光束的扩束和变焦的光学系统。
它可以将激光束的直径扩大，并同时调整激光束的焦点位置，以满足不同的应用需求。
在设计激光变焦扩束光学系统时，需要考虑以下几个方面：
1. 扩束倍数：需要根据实际需求确定扩束倍数，一般来说，扩束倍数越高，系统的复杂度和成本也会相应增加。
2. 变焦范围：需要确定系统的变焦范围，以满足不同的应用需求。
3. 光学元件的选择：需要选择合适的光学元件，如透镜、反射镜等，以实现扩束和变焦的功能。
4. 光学设计：需要进行光学设计，以确保系统的光学性能满足要求。
5. 机械结构设计：需要设计合适的机械结构，以支撑和固定光学元件，并实现变焦和调焦的功能。
在设计过程中，可以使用光学设计软件进行模拟和优化，以确保系统的光学性能和机械结构满足要求。
同时，还需要考虑系统的成本和可靠性等因素。
总之，激光变焦扩束光学系统的设计需要综合考虑光学、机械和电子等多个方面的因素，以实现系统的高性能和可靠性。
激光扩束镜结构
激光扩束镜结构激光扩束镜是一种用于调整激光光束直径的光学元件。
它通常由一个具有一定曲率的球面镜面组成。
激光扩束镜结构的设计和制造对于激光器的性能和应用具有重要影响。
一般而言，激光扩束镜由两个主要部分组成：球面镜面和支撑结构。
球面镜面是调整激光光束直径的关键部分，它通常由光学玻璃或光学晶体制成。
球面镜面的曲率决定了光束扩束的方式，不同的曲率可以实现不同的扩束效果。
支撑结构则是用于固定和支撑球面镜面的部分，它通常由金属或塑料材料制成，具有足够的刚度和稳定性。
在激光扩束镜结构中，球面镜面的形状和曲率是关键因素。
一般来说，球面镜面可以分为凸面镜和凹面镜两种类型。
凸面镜具有正的曲率，可以将激光光束聚焦到一个点上，实现光束的收束。
而凹面镜则具有负的曲率，可以将激光光束扩散开来，实现光束的扩束。
根据需要，激光扩束镜可以选择不同曲率的球面镜面来实现不同的扩束效果。
在激光扩束镜结构中，还可以通过调整球面镜面的位置来进一步调整光束的直径。
通过改变球面镜面与光源之间的距离，可以改变光束的扩束或聚束效果。
例如，将球面镜面与光源距离缩小，可以实现光束的扩束；而将球面镜面与光源距离增大，则可以实现光束的聚束。
除了球面镜面和支撑结构，激光扩束镜结构中还可能包括其他辅助部件，如调节装置和冷却系统等。
调节装置可以用于微调球面镜面的位置和角度，以便实现更精确的光束扩束效果。
冷却系统则可以用于控制激光扩束镜的温度，以确保其稳定性和性能。
激光扩束镜结构是由球面镜面和支撑结构组成的光学元件。
通过调整球面镜面的形状、曲率和位置，激光扩束镜可以实现不同的光束扩束效果。
激光扩束镜的设计和制造对于激光器的性能和应用具有重要影响，因此在实际应用中需要根据具体需求进行选择和优化。
扩束镜的原理及应用 (2)
扩束镜的原理及应用1. 扩束镜的定义扩束镜，也称作密接镜，是一种透明的光学镜片，具有凸透镜的形状。
通过它特殊的光学设计，可以将平行光线汇聚到一个焦点上，从而实现光线的聚焦，同时也可将散射的光线聚集起来。
2. 扩束镜的原理扩束镜的原理基于凸透镜折射光线的特性。
凸透镜具有一个中心光轴和两个曲率半径，光线进入凸透镜时，会因折射而改变光线的传播路径。
•当光线从空气射向较密度较高的材料（如玻璃）时，会向凸透镜的中心轴弯曲。
这种折射效应使得光线在通过凸透镜时产生了一个聚焦点，也称作焦点。
•扩束镜的设计使得其曲率半径在中央较小，在边缘较大。
这种设计使得边缘上的光线更弯曲，从而使得凸透镜可以将散射的光线集中到一个焦点上。
•扩束镜的形状和材料的折射率会影响光线的聚焦效果。
凸透镜的曲率半径越小，聚焦能力越强。
折射率越大，凸透镜的聚焦效果也越好。
3. 扩束镜的应用扩束镜在许多领域中有着重要的应用。
下面列举了几个常见的应用领域：3.1 天文学在天文学中，扩束镜被用作望远镜的主要组件之一。
望远镜使用扩束镜来聚焦远距离天体发出的光线，使其能够被观测者清晰地观察到。
扩束镜的设计可以使望远镜具有较高的分辨率和放大倍率，以便研究更遥远的天体。
3.2 激光技术扩束镜也被广泛运用在激光技术中。
激光发射的光线经常需要进行聚焦，以便实现更精确的切割、打印或测量。
扩束镜可用于将激光束聚焦到一个小的点上，从而实现精确的操作。
3.3 照明系统在照明系统中，扩束镜可用于调整光线的发散和聚焦性能。
通过控制光线的聚束效果，照明系统可以提供不同的亮度和照射范围，适应不同场合的需求。
3.4 光学传感器扩束镜在光学传感器中也有广泛应用。
传感器需要捕捉来自特定物体或区域的光信号，扩束镜能够增加传感器接收到的光线强度，并集中到传感器上，提高传感器的灵敏度和精确度。
4. 总结扩束镜以其独特的光学设计，能够将平行光线汇聚到一个焦点上，实现光线的聚焦和集中。
它在天文学、激光技术、照明系统和光学传感器等领域中有着广泛的应用。
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激光扩束望远镜设计
一、项目研究背景在激光发射系统中，为了增大激光平行度作用距离，要求减小光束的发散角、这样才更大的范围内激光都可以保持较好的线性度。
因此，在发射系统中常采用扩束望远镜来扩展激光光束，达到系统的准直性要求。
而与一般的发射系统相比，强脉冲激光发射系统对光学系统的整体性能提出了更高的要求，不仅要求光学系统的准直性好，而且要求整个光学系统具有高抗光损阔值、高反射率、热变形小等特点、此外，在实际应用中还要求目标距离处的光斑尺寸具有可调节性，因此该种激光发射系统在理论设计与实际工程监理方面都面临着极大的考验。
二、项目研究内容
1、望远镜系统激光扩束原理激光扩束器的设计中常采用倒置的望远镜系统，高斯光束通过望远镜系统的变换矩阵为式中分别表示两镜的焦距，两镜间距，其中表示失调量，为放大镜的放大率。
设入射光束束腰为，焦参数为，物距为s，经望远镜系统后变为束腰为，像距为的高斯光束。
其中对于调焦系统有：远场发散角与束腰间有反比关系，即，远场发散角被压缩倍，且与物距和像距均无关。
当时，，即像方激光束腰位于第二透镜的后焦面上；当时，，该望远镜系统的扩束比。
2、几种激光扩束望远镜的性能分析2、1折射式扩柬组远镜系统使用透镜作物镜的望远系统称为折射式望远镜，根据不同的
目镜类型可分为伽利略望远镜系统和开普勒望远镜系统。
伽利略望远镜系统具有结构简单、筒长短、等优点，但是其局限性在于不能容纳空间滤波或进行大倍率的扩束，因此其应用领域受到了比较大的限制。
而开普勒望远镜系统可以配合空间滤波片使用，使非对称光束分布变为对称分布，并可使激光能量分布得更加均匀，但是建造成本相比于伽利略望远镜也有所提升。
2、2反射式扩束望远镜系统反射式望远镜系统是指用凹面反射镜作物镜的望远镜系统，与折射式望远镜系统相比具有大口径、无色差、传输效率高等优点，已得到广泛的应用、在激光扩束器设计和制造中应用较广的有无焦格里格利系统和无焦卡塞格林系统反射式望远镜系统在光学性能方面的最大缺点是存在较为严重的像差，因此在实际使用中必须应用非球面的不同组合，实现不同的消像差能力，激光扩束望远镜中最常用的是抛物面。
3、设计指标强脉冲激光发射系统的工作波长为，入射光束口径，要求出射光束口径，在距离激光器100m范围内，激光光束的口径，在100m的目标距离处光斑大小具有一定的可调节性。