基于双胶合透镜的低波前差变倍扩束系统设计

刘昱辰; 廖采霖; 梁鹤严; 徐智谋; 王双保; 张学明

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基于双胶合透镜的低波前差变倍扩束系统设计

光学器件与系统设计 | 更新时间：2025-09-22

- 基于双胶合透镜的低波前差变倍扩束系统设计
- Design of low wave front differential amplification beam expanding system based on double glued lens
- 光学技术 2025年51卷第5期页码：586-591
- 作者机构：
  
  华中科技大学光学与电子信息学院，湖北武汉 430074
- 作者简介：
  
  刘昱辰（2004— ），男，本科生，从事光学系统设计研究。liuyc08@hust.edu.cn
  张学明（1968— ），男，讲师，从事光学系统设计研究。optzhang@163.com
- 基金信息：
  
  湖北省级应用光学一流课程建设项目(2022-65);华中科技大学国家级大学生创新创业训练项目(202410487032);湖北省国际科技合作重点项目计划(2023EHA028)
- DOI：
  中图分类号： O435.1
- 收稿：2025-03-13，
  
  修回：2025-05-25，
  
  纸质出版：2025-09-20
- 稿件说明：
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刘昱辰,廖采霖,梁鹤严等.基于双胶合透镜的低波前差变倍扩束系统设计[J].光学技术,2025,51(05):586-591.

LIU Yuchen,LIAO Cailin,LIANG Heyan,et al.Design of low wave front differential amplification beam expanding system based on double glued lens[J].OPTICAL TECHNIQUE,2025,51(05):586-591.
刘昱辰,廖采霖,梁鹤严等.基于双胶合透镜的低波前差变倍扩束系统设计[J].光学技术,2025,51(05):586-591. DOI：

LIU Yuchen,LIAO Cailin,LIANG Heyan,et al.Design of low wave front differential amplification beam expanding system based on double glued lens[J].OPTICAL TECHNIQUE,2025,51(05):586-591. DOI：

摘要

激光扩束系统在多领域应用广泛，为满足变倍扩束需求，文章采用机械补偿式三组元结构，以BK7和F2材料双胶合透镜组搭建了能提高像质的2～6.4×光学系统。运用Zemax软件，设定了632.8nm激光光源，对组元焦距、初始距离、组元半径进行了优化设计。设计时选取8个扩束比，系统总长控制在250mm内，优化了各种像差，结果表明系统具有出色的成像能力，场曲畸变等像差控制良好；激光发散角在0.05°左右，具有好的准直性；公差对扩束效果影响小；光程差为0.1波长左右，表明不同路径的光线能够保持良好的相位一致性。该系统实现了变倍扩束，成像质量满足要求。

Abstract

Laser beam expansion systems are widely used in various fields. To achieve variable magnification beam expansion

this study employs a three-component mechanically compensated design

incorporating a double-cemented lens group made of BK7 and F2 glass to enhance image quality in a 2~6.4× optical system. Using Zemax software

the system is optimized with a 632.8 nm laser source

refining the focal lengths

initial spacing

and radii of the optical components. Eight expansion ratios are selected

with the total system length constrained within 250 mm. Various aberrations are optimized

and the results demonstrate excellent imaging performance with well-controlled field curvature and distortion. The laser divergence angle is less than 0.05°

indicating good collimation. Tolerance analysis shows minimal impact on beam expansion performance

while the optical path difference of approximately 0.1 wavelength confirms high phase consistency across different light paths. The proposed system successfully achieves variable magnification beam expansion with imaging quality meeting design requirements.

关键词

Keywords

references

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