用于周向探测的均匀配光非球面柱透镜设计

针对周向探测系统对探测激光光束发散角大小和能量均匀分布的要求, 提出了一种基于非球面柱透镜阵列的分区探测方案。探测系统光源为快轴准直的半导体激光器阵列, 激光慢轴由非球面柱透镜阵列进行配光。提出了平行光线光源近似方法来简化复杂的高斯光束相关计算, 并最终得到非球面曲线方程。应用上述方程确定的非球面柱透镜阵列, 得到发散角可调且功率密度关于弧矢面平面角均匀分布的出射光束, 均匀度可达98.64%。为减小光学系统公差的影响, 设计了波浪型结构透镜阵列。通过误差分析可知:透镜材料的折射率误差只影响发散角的大小而不影响配光的均匀性; 波浪型透镜阵列替代传统柱透镜阵列, 避免了相邻透镜之间的楔形结构, 减小了制造难度和制造误差; 线光源长度与透镜周期对应, 使得装配时透镜偏心和倾斜产生的公差影响减弱。