红外与激光工程
2023, 52(7): 20230321
上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
在大地测量领域中，经常会遇到需要产生360°环形准直光束的情况，目前采用的方案是将半导体激光器光束准直，准直后激光束垂直入射到45°圆锥面，经圆锥面反射后形成环绕圆锥面的360°环形出射光束。为了解决当前方案结构复杂、装调不便等问题，研究设计了一种自由曲面反光镜，使得整个光学系统仅由半导体激光器和反光镜组成。先将光源当成理想点光源，通过微分几何分析得到自由曲面离散点坐标，继而拟合成自由曲面面型，最后利用软件根据实际光源尺寸大小进行优化设计。仿真结果表明，在半导体激光器发散角为20°、发光面半径为50 mm、焦距为30 mm 的情况下，在10 m 位置能得到亮度均匀、谱线宽度仅为30 mm 的准直光束。
光学设计 自由曲面反光镜 准直光束 离散点 非成像光学 激光与光电子学进展
2016, 53(1): 012201
浙江工业大学 应用物理系, 浙江 杭州 310023
基于配焦椭流面的光学自由曲面设计具有几何意义明确、设计灵活和优化思路清楚等优点, 但也存在表面不光滑的弊端。为了将每个椭流面片尽可能地光滑拼接, 从边缘一点为起始位置开始构建自由反射面, 先在θ方向构建光滑的椭流面, 然后通过调整能量分配的方法, 减小曲面在φ方向的不连续性。通过仿真验证, 此方法可在2 min内完成对40 000个椭球面片的计算处理, 构建的曲面保证能量在目标面上均匀分配的同时在连续光滑性上也有很大提高。
几何光学 矩形均匀照明 配焦椭流面 非成像光学 自由反射面 geometrical optics rectangular uniform illumination foci mapping ellipse flow-line method nonimaging optics free-form reflector
浙江工业大学应用物理系, 浙江 杭州 310023
结合配焦椭流线法和梯度算子，提出了一种针对LED 扩展光源的自由反射曲面优化设计方法，其中配焦椭流线法负责生成自由反射曲面，梯度算子实现逐代优化。以线度为5 mm 的LED 扩展光源的轴对称均匀投光为例，完成了单个光滑连续自由反射面的设计和优化。光学仿真结果表明，优化前初级照度均匀度约为0.77，而优化后达到0.98，效果良好，并具有向非轴对称自由反射曲面设计拓展的可能性。
光学设计 非成像光学 自由反射面 配焦椭流线法 梯度优化 扩展光源 激光与光电子学进展
2014, 51(5): 052201
