初入
光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)間不久，也是靜水流深光學(xué)第3期提高班學(xué)員，平時(shí)也經(jīng)常交流，最近應(yīng)靜水流深光學(xué)工作室的Still_Water邀請寫一篇稿子，也不好意思拒絕。雖然能力有限，但是還是整理了下平時(shí)工作中的一個(gè)簡單設(shè)計(jì)，分兩帖，一帖設(shè)計(jì)，一帖公差分析。來和大家分享一下，多有不足，還請各位朋友交流指導(dǎo)。
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激光擴(kuò)束系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)
}X=[WCK U . Z%{'CC 該設(shè)計(jì)是整機(jī)系統(tǒng)中的一部分，接到的任務(wù)是對(duì)一個(gè)準(zhǔn)直的激光進(jìn)行10倍擴(kuò)束，老板也不是很清楚指標(biāo)，但是和激光部的人員溝通下來，
激光器出射的是口徑2mm的高斯光，激光器內(nèi)部有一部分整形準(zhǔn)直。后面再進(jìn)行10倍擴(kuò)束的目的主要是壓縮視場角度，激光器出射的激光發(fā)散角度是3.5mrad（大概在0.2°），發(fā)散角度太大，需要壓縮到0.5mrad以內(nèi)。
LGl2$#x [/X4"D-uOK 對(duì)于這樣的解釋也就基本上了解了，對(duì)于我
光學(xué)設(shè)計(jì)的輸入就明確了，口徑2mm，視場0.2°，另外波長是532nm，設(shè)計(jì)時(shí)候壓縮到0.35mrad，十倍擴(kuò)束壓縮發(fā)散角，為加工和機(jī)械裝配留余量。
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ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)部分
!=N"vD* d20gf:@BM （1）系統(tǒng)
參數(shù)設(shè)置
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ZEMAX設(shè)計(jì)三部曲，孔徑，視場，波段，靜水流深課程中都有詳細(xì)接收，抱歉，平時(shí)經(jīng)常請教他們，在這里拍個(gè)馬屁，做個(gè)廣告。
1n@8Kv \.3D~2cU 孔徑設(shè)置中，直接設(shè)置入瞳直徑為2mm，至于切趾類型（可能分布類型更好理解），高斯激光可以選擇設(shè)置均勻的，也可以選擇高斯，做下來區(qū)別不是很大。另外，由于這個(gè)設(shè)計(jì)師無焦系統(tǒng)，所以需要選擇無焦像空間。當(dāng)然有人喜歡在最后一個(gè)面加入Paraxial近軸面轉(zhuǎn)化為有焦系統(tǒng)，不做評(píng)述。
n+PzA[ &cu lbcz o";Z$tAJkC 視場設(shè)置，點(diǎn)擊視場，這設(shè)置就比較簡單的了，點(diǎn)，點(diǎn)，點(diǎn)就OK了。這里和老師們上課講的有點(diǎn)區(qū)別，就是視場設(shè)置歸一化正常是0，0.707，1。新版本
軟件中則是0，0.5，1。不知道有什么區(qū)別，大佬有知道的可以和我說下，謝謝！
{\(L%\sV@ ;vIrG ZV< +gLPhX:` 波段設(shè)置，也和視場一樣，沒技術(shù)含量了。
`+uhy , $k2*[sn, 3#TV5+x*"` （2）系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)建與設(shè)計(jì)
AU$Uxwz4 D)d~3`=# 擴(kuò)束系統(tǒng)其實(shí)很簡單，構(gòu)型就是伽利略
望遠(yuǎn)鏡，在ZEMAX中直接用兩個(gè)平板來搭建一個(gè)初始結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行優(yōu)化分析。
'UYR5Y> V,G|k!! +9") KQT 這是二維圖，然后添加一些操作數(shù)，進(jìn)行優(yōu)化邊界控制。首先，由于入瞳口徑是2mm，十倍擴(kuò)束后，出瞳大小是20mm，用操作數(shù)EXPD來控制出瞳為20mm；其次，利用MNCA來控制住兩個(gè)平板的間隔不要小于0，因?yàn)檫@個(gè)值是前后兩個(gè)
透鏡焦距之差（高斯光學(xué)下），所以需要設(shè)置變量。設(shè)置好后，變量就是兩個(gè)透鏡前后兩個(gè)面和透鏡間隔，然后進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化操作數(shù)如下所示：
t 8dm)s[r8 sx`O8 t QI3Nc8t_2 點(diǎn)擊自動(dòng)優(yōu)化之后，幾秒鐘就得到了一個(gè)結(jié)果，如下所示，雖然看著結(jié)果點(diǎn)列圖完全在艾里斑以內(nèi)了，已經(jīng)是衍射極限了，但是可以看出明顯有些問題，就是太長，也就沒有直接把這個(gè)結(jié)構(gòu)給老板看了，不然估計(jì)得挨批了。可以看出兩個(gè)鏡子的間隔是180mm左右，第一個(gè)透鏡才2mm。
|0%+wB P<f5*L#HD ^/U|2'$'>E 1Y]TA3: G rk@dZI （3）減小系統(tǒng)長度
kJ Mf 減小系統(tǒng)長度在ZEMAX中優(yōu)化其實(shí)比較簡單，就是加入優(yōu)化操作數(shù)控制一下就可以了。其實(shí)從理論是去分析下，優(yōu)化更有針對(duì)性。由于是10倍擴(kuò)束系統(tǒng)，那么后組透鏡的焦距也是前組的10倍，那么其實(shí)控制前組焦距在合理范圍內(nèi)也就可以了。直接使用TTOR操作數(shù)應(yīng)該也可以，但是需要考慮第一個(gè)面和第五個(gè)面，這兩個(gè)不用計(jì)算進(jìn)去，沒有這個(gè)操作數(shù)。聯(lián)系了加工廠商，得知透鏡把F數(shù)控制在5以內(nèi)，那樣好比對(duì)樣板。但是不要太小，大于1.5左右就可以了。
-]t,E,(! 這樣計(jì)算了下，前組透鏡的焦距控制在10mm以內(nèi)，組焦距越大，筒長也就越長，就選擇控制在10mm以內(nèi)，優(yōu)化操作數(shù)如下所示。
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光行天下>ZEMAX,OpticStudio>ZEMAX軟件運(yùn)用群>ZEMAX與光學(xué)設(shè)計(jì)案例：激光擴(kuò)束系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)與公差分析
