利用Zemax优化LD光束准直设计

"LD光束准直方法研究 (2010年)" 半导体激光器（LD）在成像系统中的应用需要对其发出的光束进行准直处理，以便于有效地传播和聚焦。通常，LD的光束发散角较大，这在某些应用中是不理想的，因为它会导致光束扩散，降低成像质量。传统的LD光束准直设计方法存在数值计算复杂、加工成本高昂的问题。针对这些挑战，研究人员提出了一种简化的设计策略。 在光束准直的设计中，当对光束准直度的要求不高，且只需要确保光斑大小与目标尺寸相匹配时，可以将LD视作一个理想的点光源。点光源位于理想凸透镜的前焦点位置时，通过透镜的光线会转变为平行光束，从而实现准直。通过调整LD与柱透镜之间的距离，可以控制光束的发散角。这里，Zemax光学设计软件被用来模拟和优化这一过程，它能够精确地预测光束在不同距离上的传播情况，并模拟目标位置的光斑大小。通过Zemax的仿真结果，设计者可以选择最合适的LD和柱透镜组合，以达到光斑大小与目标尺寸的最佳匹配，从而缩短设计周期，降低设计成本。 在实际操作中，点光源（即LD）从凸透镜的前焦点向柱透镜移动时，光束的发散角会逐渐增大。因此，通过精确控制LD与柱透镜间的距离，可以调节光束的发散程度，以满足特定应用的需求。这种方法不仅简化了设计流程，也减少了制造成本，尤其适用于对准直度要求不那么严格的情况。 该研究中，陈大勇、张立航和谌雨章使用了光学仿真工具Zemax，它是一款强大的光学设计软件，能帮助工程师快速准确地进行光学系统的设计和分析。通过Zemax，他们能够对LD和柱透镜的配置进行优化，确保光束在经过调整后能够准确地照射到目标区域，并且光斑大小与目标尺寸一致。这种方法的应用，对于提高光学系统的效率和降低设计成本具有重要意义。 总结来说，这篇论文探讨了一种基于Zemax软件的、经济高效的LD光束准直方法。通过将LD视为点光源，并利用柱透镜和Zemax的模拟功能，设计者能够在减少计算复杂性和成本的同时，达到良好的光束准直效果。这种方法尤其适用于那些对光束准直度要求不高的成像系统，为光学设计提供了新的思路。