大视场反射式激光扩束系统光学设计_衣同胜

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1、第３３卷第６期应用光学Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．６２０１２年１１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓＮｏｖ．２０１２文章编号：１００２－２０８２（２０１２）０６－１１５６－０６大视场反射式激光扩束系统光学设计衣同胜１，吴从均２，３，颜昌翔２，于平２（１．辽宁省葫芦岛市３２９４１部队９１分队，辽宁，葫芦岛１２５０００；２．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间光学部，吉林，长春１３００３３；３．中国科学院研究生院北京１０００３９）摘要：激光扫描捕获系统通过对激光光源进行扩束变换，压缩光源的发散角度，可减少在远距离传输中的能量损失。为满足某通信实验需要，设计一种放大倍率为１０倍，光

2、源扫描视场为４８°×４０°的小型扩束系统。系统要求在１５５０ｎｍ、１０６４ｎｍ、８００ｎｍ和６３２．８ｎｍ激光波段，全视场范围内波像差ＲＭＳ不大于０．１λ（λ＝６３２．８ｎｍ），且无中心遮拦。通过计算初始结构参数，利用Ｚｅｍａｘ软件优化，采用４片反射式非球面进行设计，全系统体积约为９０×１００×６０ｍｍ３，波像差最大为０．０９５λ，满足系统尺寸和像质要求，整个系统光能透过率约为９２％，满足透过率大于８５％的设计要求。关键词：望远结构；激光通信；大视场；激光扩束；光学设计中图分类号：ＴＮ２４；ＴＨ７０３文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．５７６８／ＪＡＯ２０１２３３．０６０７００３Ｏｐｔｉｃａ

3、ｌｄｅｓｉｇｎｏｆｗｉｄｅｆｉｅｌｄｌａｓｅｒｂｅａｍｅｘｐａｎｄｅｒｗｉｔｈｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ１，ＷＵＣｏｎｇ－ｊｕｎ２，３，ＹＡＮＣｈａｎｇ－ｘｉａｎｇ２，ＹＵＰｉｎｇ２ＹＩＴｏｎｇ－ｓｈｅｎｇ（１．Ｅｌｅｍｅｎｔ９１，Ｕｎｉｔ３２９４１ｏｆＰＬＡ，Ｈｕｌｕｄａｏ１２５０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＳｐａｃｅＯｐｔｉｃｓ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓ，ＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＣＡＳ，Ｃｈａｎｃｈｕｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａ；３．ＧｒａｄｕａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉ

4、ｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌａｓｅｒｂｅａｍｅｘｐａｎｄｅｒｉｓｕｓｅｄｔｏｃｏｍｐｒｅｓｓｔｈｅｌａｓｅｒｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅ－ｄｕｃｅｔｈｅｅｎｅｒｇｙｌｏｓｉｎｇｉｎｌｏｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｓｃａｎｎｉｎｇａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｌａｓｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ａｌａｓｅｒｂｅａｍｅｘｐａｎｄｅｒｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｓｙｓ－ｔｅｍｈａｓ１０ｔｉｍｅｓｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄ４８°×４

5、０°ｗｏｒｋｉｎｇｆｉｅｌｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｄｉｎ１５５０ｎｍ，１０６４ｎｍ，８００ｎｍａｎｄ６３２．８ｎｍｌａｓｅｒｗａｖｅｂａｎｄｓ（６３２．８ｎｍｗａｖｅｂａｎｄｉｓｍａｉｎｌｙｕｓｅｄｆｏｒｓｙｓｔｅｍｔｅｓｔ）．ＡｆｔｅｒｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｒｉｍａｒｙｓｔｒｕｃｔｒｕｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｂｙＺｅｍａｘ，ｆｏｕｒｃｏｎｉｃｍｉｒｒｏｒｓｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｃｏｍｐｏｓｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｔｏｌｅｒｅｎｃｅ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｍａｘｉｕｍｗａｖｅｆｒｏｎｔａｂｅｒｒａｔｉｏｎ（ＷＦＥ）

6、ｉｓ０．０９５λ（λ＝６３２．８ｎｍ）ｔｈａｔｓａｔｉｓｆｉｅｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆ３ｔｈｅＲＭＳｏｆＷＦＥ＜０．１λ．Ｉｔｈａｓａｔｏｔａｌｓｉｚｅｏｆ９０×１００×６０ｍｍａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆａｂｏｕｔ９２％，ｗｈｉｃｈａｌｓｏｍｅｅｔｓｔｈｅ８５％ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｄｅｍａｎｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｌｅｓｃｏｐｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｌａｓｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｗｉｄｅｆｉｅｌｄ；ｌａｓｅｒｂｅａｍｅｘｐａｎｄｅｒ；ｏｐｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎ收稿日期：２０１２－０７－０４；修回日期：２０１２－０８－０２作者简介：衣同胜（１９６４－），辽

7、宁葫芦岛人，硕士研究生，高级工程师，主要从事靶场测量总体工作。论文联系人：吴从均Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｃｊｕｎ１００２＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ应用光学２０１２，３３（６）衣同胜，等：大视场反射式激光扩束系统光学设计·１１５７·引言远距离物空间扫描。当远距离传输的右端发现激光光源具有单色性高、方向性好、相干性扫描信号后，会通过快速扫描镜面和相关的姿态强、高能量等诸多优点，在激光通信、激光测速、调整设备实现双向瞄准，准确完成空间目标定激光测距、激光加工、激光准直、