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复合式无遮拦激光扩束器的设计

卢政伟 邵帅 马亚坤

卢政伟, 邵帅, 马亚坤. 复合式无遮拦激光扩束器的设计[J]. 中国光学, 2018, 11(4): 582-589. doi: 10.3788/CO.20181104.0582
引用本文: 卢政伟, 邵帅, 马亚坤. 复合式无遮拦激光扩束器的设计[J]. 中国光学, 2018, 11(4): 582-589. doi: 10.3788/CO.20181104.0582
LU Zheng-wei, SHAO Shuai, MA Ya-kun. Design of a composite laser beam expander without obscuration[J]. Chinese Optics, 2018, 11(4): 582-589. doi: 10.3788/CO.20181104.0582
Citation: LU Zheng-wei, SHAO Shuai, MA Ya-kun. Design of a composite laser beam expander without obscuration[J]. Chinese Optics, 2018, 11(4): 582-589. doi: 10.3788/CO.20181104.0582

复合式无遮拦激光扩束器的设计

doi: 10.3788/CO.20181104.0582
基金项目: 

中科院三期创新资助项目 09J52SCN90

详细信息
    作者简介:

    卢政伟(1990-), 男, 内蒙古赤峰人, 硕士研究生, 主要从事光学精密机械方面的研究。E-mail:15948721102@163.com

    邵帅(1978—), 女, 吉林长春人, 博士, 研究员, 硕士生导师, 主要从事光学精密机械设计、光学仪器总体设计方面的研究。E-mail:shaoshuaiciomp@163.com

  • 中图分类号: TN243;TH703

Design of a composite laser beam expander without obscuration

Funds: 

the 3rd Innovation Project of CAS 09J52SCN90

More Information
  • 摘要: 为满足大功率激光发射的要求,提出研制一种基于卡塞格林系统的大口径激光发射的复合式无遮拦激光扩束器,消除卡塞格林系统中心遮拦,提高激光发射效率。依据卡塞格林系统原理及其结构特征,结合伽利略折射式扩束器的特点,设计一种发射口径为550 mm的复合式无遮拦激光扩束器,采用反射式扩束器和折射式扩束器结合的方式,在卡塞格林次镜中心开通孔,使中心被遮拦激光透过。后接伽利略式折射扩束器,对中心透过光束进行扩束,两光束共轴发射。对设计的新型复合扩束器进行激光透过率实验,实验结果表明,对于波长10.6 μm激光,透过率大于95.21%,比传统卡塞格林扩束器提高22.12%。
  • 图  1  系统光路示意图

    Figure  1.  Layout of the system

    图  2  尺寸示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of lens parameters

    图  3  系统出射光斑图

    Figure  3.  Optical spots of two systems

    图  4  光学系统及其成像质量

    Figure  4.  Refract light beam expanding system and image quality

    图  5  能量透过率和遮拦比图

    Figure  5.  Energy transmission ratio and masking modulus

    图  6  小扩束结构图

    Figure  6.  Structure of small beam expander

    图  7  系统装配图

    Figure  7.  System assemble diagram

    图  8  实验原理图及现场图

    Figure  8.  Test principle and scene photo

    表  1  反射扩束镜片尺寸参数(单位:mm)

    Table  1.   Lens parameters of reflective beam expander(Unit:mm)

    主镜 次镜
    直径 620 150
    通光口径 600 140
    中心孔径 140 37
    近轴曲率半径 1 500 300
    材料 Zerodur Si
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    表  2  折射扩束镜片参数

    Table  2.   Lens parameters of refractive beam expander

    序号 注释 曲面类型 半径/mm 厚度/mm 材料 模式 通光口径/mm
    1(STO) Sphere 223.8 12 ZNSE_SPECIAL Refract 140
    2 Sphere 500 200.65 Refract 140
    3 Sphere -118.3 10 ZNSE_SPECIAL Refract 36
    4 Sphere 627.5 50 Refract 36
    IMAGE Sphere INFINITY 0 9 756.037
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    表  3  能量测量结果(单位:J)

    Table  3.   Result of enegy measurement(Unit:J)

    测量次数 无遮拦W2 有遮拦W1 激光器出口能量W
    1 7.0 5.6 21.8
    2 7.1 5.2 20.9
    3 6.6 5.9 21.3
    4 6.9 5.0 21.5
    5 7.2 4.9 20.8
    6 7.0 5.5 21.7
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-01
  • 修回日期:  2018-02-01
  • 刊出日期:  2018-08-01

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