基于Zemax的高能激光发射系统的扩束系统设计
2023年11月18日 浏览:1140
关键词:高功率激光发射系统;扩束系统
1 引言
高功率激光发射系统是强激光空间传输系统中不可缺少的装置。对高功率激光发射系统的研究一直是激光应用领域的关键技术问题。高功率激光发射系统通常由准直系统、导光光路系统和扩束系统组成,光学系统要求具有高抗激光损伤阈值、高反射率、热变形小等特点。这里我们主要讨论扩束系统的设计。
2 设计要求
项目 |
指标要求 |
发散角 |
<3mrad |
扩束前光束宽度 |
45mm*45mm |
扩束比 |
2 |
系统波像差 |
λ/4 |
波长 |
10.6um |
两镜间距 |
200mm左右 |
3 设计方案选择
由于激光波长较长,出射光束直径较大,大口径透镜材料价格昂贵,反射系统便于冷却,同时为了避免中心遮拦对激光能量的损失,提高系统的发射能量,故高功率激光扩束系统选择离轴无焦卡塞格林系统进行扩束。所设计的离轴卡塞格林扩束系统,其扩束倍率为2倍,主镜离轴量265mm,次镜离轴量132.5mm,主镜为凹抛物面,次镜为凸抛物面。
4设计步骤
根据主次镜间距和扩束比计算主次镜的曲率半径,主次镜曲率半径分别为800mm和400mm。
按下图设置系统参数
按下图输入表面参数
系统图如下所示:
MTF/波前图/像面光斑图如下所示:
5 总结
这是一种被广泛采用的强激光扩束系统,本文作为强激光发射系统的入门级教程,抛砖引玉,供初学者参考。
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