球面-非球面柱透镜：简化高斯光束整形的新方案

"基于球面-非球面柱透镜的圆光斑高斯光束整形" 本文探讨了一种创新的光束整形技术，利用球面-非球面柱透镜来将传统的高斯光束转化为平顶线斑。在激光光束整形领域，这种转化对于许多应用至关重要，例如激光加工、光学通信和光学测量等。高斯光束具有中心强度高、边缘强度逐渐降低的特性，而平顶线斑则能提供更均匀的能量分布，对于需要精确能量控制的场合非常有利。 设计过程中，作者使用了光学设计软件Zemax，通过编写编程语言来批量添加操作数和设置默认优化函数，以此实现对透镜形状的精细调整。他们设计的球面-非球面柱透镜与传统非球面透镜-柱透镜组进行了对比。结果显示，虽然两者的线斑尺寸相近，但在平顶度上存在差异。非球面透镜-柱透镜组合通常能提供更好的平顶效果，但球面-非球面柱透镜通过调整其最后一面到像面的距离，可以在一定程度上改善平顶度，甚至可以达到90%的平顶度。然而，这种调整会牺牲长宽比，即线斑的纵横比例会显著减小，从原来的88.33降至20.38。 这个发现对于光束整形系统的简化和轻量化设计具有重要意义。在允许的长宽比范围内，使用球面-非球面柱透镜可以减少系统复杂性，减轻重量，同时还能实现能量分布均匀的线斑，这对于便携式或空间有限的光学系统来说是一大优势。 关键词：几何光学、激光光束整形、非球面透镜设计、非成像光学系统。文章强调了非球面光学元件在激光光束操控中的作用，以及如何通过优化设计来平衡不同性能参数，满足特定应用需求。此外，文章还提供了关于如何使用Zemax软件进行复杂光学系统设计和优化的实例，对于光学设计者和技术人员具有很高的参考价值。