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毕 业 设 计 开 题 报 告
２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 2.1本课题研究目的 通过查阅相关资料，掌握几何光学设计原理和无焦系统光束质量评价办法。掌握高斯光束分布基本原理及特点，完成高斯光束分布模型计算。掌握光学元件基本参数计算方法，完成系统中各光学元件参数计算。掌握ZEMAX光学设计软件使用方法，.利用ZEMAX完成扩束系统以及光束质量评价函数建模，并进行优化，使得整个系统达到要求指标。 2.2 本课题研究方案 通过对要设计的扩束系统技术指标的分析,可以看出要实现扩束比大于30x,通过单一的扩束方法(如透射式扩束系统或反射式扩束系统)都难以实现。 设计的扩束系统采用两级扩束的办法,来达到扩束比大于30x的要求。 首先,使激光器发射出的光束通过透射式扩束系统,实现第一级扩束比大于5x。 然后,使通过第一级扩束系统的光束入射到反射式扩束系统,实现第二级扩束。第二级扩束系统的扩束比应大于6x。 2.3 本课题关键器件的选择 2.3.1反射式扩束系统形式的选择 反射式扩束系统通过采用非球面反射镜的结构,有利于消除系统的球差,故其广泛的应用于扩束系统中。反射式扩束系统可分为卡塞格林系统和格里高利系统。 2卡塞格林系统是使用最广泛的两镜系统,只消除球差。主镜为抛物面,其偏心率e1=1。2（1-?）副镜的偏心率e=，只与副镜放大率?有关。当副镜的放大率???时,卡塞格林 2（1??）22系统即可实现对光束的扩束，这时副镜的偏心率e22=1，为凸的抛物面。卡塞格林式扩束系统如图2.1所示。 2格里高利系统主镜是凹的抛物面,其偏心率e1=1。副镜位于主镜焦点之后,是凹的椭球2（1-?）面。副镜的偏心率e=，只与副镜放大率?有关。当副镜的放大率???时,格里2（1??）22
高利系统即可实现对光束的扩束，这时副镜的偏心率e22=1，为凹的抛物面。格里高利式扩束系统如图2.2所示。 图2.1 卡塞格林系统 图2.2 格里高利系统 从对上述两种系统的分析可以看出,轴对称的结构形式使它们都存在中心遮拦现象,而这种现象对激光束这种高斯光束来说影响较大。因为高斯光束的能量大都集中在中心位置,若存在中心遮拦则会使光束损失掉大部分的能量,而影响扩束后激光束的应用。 若采用非轴对称形式的结构(即离轴反射式),则可以很好的解决轴对称式卡塞格林系统和格里高利系统存在的中心遮拦问题。离轴的卡塞格林扩束系统和格里高利扩束系统的结构如图3.3所示。