Φo300激光扩束器光学系统的设计.pdfVIP

维普资讯 第35卷第 6期 光 子 学 报 V0L35No．6 2006年 6月 ACTA PH0T0NICA SINICA June2006 300激光扩束器光学系统设计 郝沛明 袁立银 李玮玮 潘宝珠 (同济大学物理系非球面光学实验室，上海 200433) 摘 要 从三级像差理论 出发 ，分析伽里略 (Galilean)和开 卜勒 (Keplerian)两种类型扩柬器的轴 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I2,径大相对孔径 、视场可增大的、光学性能优于伽里略和开 卜勒扩柬器的新型扩束器 ．并 给 出了物镜通光 I2,径为300mm、物镜焦距为800mm、视场为 4mrad、放大倍率为 3O倍、主工作波 长为 0．6328 rfl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 ． 关键词 光学设计 ；扩束器；三级像差理论 ；轴外像差 中图分类号 0439 文献标识码 A S1一三hP十三h K ． 0 引言 Sz一三 pP+ 三W十三 。hpK 扩束器 中物镜的后焦点与 目镜的前焦点相重 s。=三譬P一2三w+』三+2h；K 合，入射和出射的光线都是平行光，仅是光束放大率 B的变化 ．正因如此，扩束器在激光传输、激光通 s 一 三 信、激光探测和激光干涉测量等领域 中得到广泛的 (2) 应用 ．扩束器主要有伽里略和开 卜勒两种类型，这 s：：：三 P+3』三 + 三 (3+ )+ 两种类型的扩束器仅轴上像差得到校正，轴外像差 Zhh~K 没有得到很好校正．对于要求用单一石英光学玻璃 C1一三 ／ 为材料，设计出物镜通光 口径 一300mm，焦距，1= C2=：=三 p ／ 800mm，相对孔径 A1一I／2．67，放大率 一 30×， 式中，K一一(，2 ，2)e}／?o，非球面位于物镜的第一 可换 目镜分别使用三种激光器， 一 0．532 m，主 面，r01是顶点曲率半径，，2、，2是折射率，e；是偏心 波长 2— 0．6328 m，3=1．064 m，视场角 2w 率；h—lu—lu和h=lpup一 是轴上光线和主 土4mrad(毫弧度)，轴上波像差优于 ／2O，轴外波 光线在透镜面上的高度，z和z、z和z是轴上光线 像差优于R／10的扩束器，采用这两种类型的扩束器 和主光线的截距 ，和 、 和 是轴上光线和主 是不可能实现的．本文从三级像差理论出发，分析 光线与光轴的夹角，无 和带 表示透镜面前和后的 伽里略和开 卜勒型扩束器轴外像差没有得到很好校