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          巧用鏡頭縮放功能設(shè)計大口徑擴(kuò)束鏡

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            隨著光學(xué)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,光學(xué)產(chǎn)品也逐漸覆蓋各行各業(yè),不斷面對很多新領(lǐng)域,新問題。在這種情況下需要我們波長人堅持不懈的開拓探索,發(fā)散思維,攻克一個個問題堡壘,才能領(lǐng)先一步,立于不敗之地。

            今年初,有個客戶需要一款2倍擴(kuò)束鏡,擴(kuò)束倍率很普通。但是要求入射光束直徑50毫米,經(jīng)過2倍擴(kuò)束出射光束直徑就要達(dá)到100毫米,而且機(jī)械長度不能太長。目前常用的擴(kuò)束鏡需要入射光束一般在1至2毫米,經(jīng)過5倍、10倍、甚至20倍擴(kuò)束后光束直徑至多達(dá)到40mm左右。

            這意味著這款擴(kuò)束鏡的鏡片口徑將達(dá)到120毫米左右,這給設(shè)計帶來了一些困難。首先想到的是使用3片鏡片來完成這款設(shè)計,經(jīng)過初始結(jié)構(gòu)的選擇,分析優(yōu)化,最后的結(jié)果總是不理想。由于光束直徑太大,設(shè)計出的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)鏡片很厚,或者鏡片的彎曲很大,或者系統(tǒng)很長的問題。

            后來經(jīng)過繼續(xù)調(diào)節(jié)參數(shù)和優(yōu)化函數(shù),最后達(dá)到了要求。但是系統(tǒng)的長度較長,且由于個別鏡片的彎曲較大,使用彎月鏡來平衡系統(tǒng)的像差。彎月鏡的加工難度是比較大的,增加了生產(chǎn)成本。



            在繼續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)的時候,突然想到了ZEMAX中“鏡頭縮放”這個功能,按一定的因子縮放整個鏡頭。這對于將一個現(xiàn)成的設(shè)計縮放成一個有新焦距的設(shè)計是很有用的。對系統(tǒng)的波長無影響??s放鏡頭功能也可以用于將單位由毫米轉(zhuǎn)換成英尺,或其它組合單位類型。也就是說,可以先用1毫米入射光束先設(shè)計一款2倍的擴(kuò)束鏡,然后將系統(tǒng)放大50倍。這個縮小50倍的擴(kuò)束鏡需要機(jī)械筒長盡量的短,實現(xiàn)起來也不是很困難。設(shè)計完成后,將系統(tǒng)放大50倍,就完成了。結(jié)果如下圖所示。


              

            

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