一种人眼安全激光器光机系统设计

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�u�)3��������v���"http://www.hxatcapital.com/doc/cailiao/" target="_blank" class="keylink">材料为铝制。在图3剖面视图中，1为全反射镜座固定部件，2为被动调Q晶体Cr4+YAG和工作物质NdYAG的连接件，3为激光器外壳，4是磷酸氧钛钾（KTP）晶体的固体部件。

图4为人眼安全激光器各部件结构图，其中（a）为全反射镜座的固定部件，101为全反射镜的固定孔，102为调整垫，调整垫厚度易于打磨，可用于平行性调节，103为通孔，螺丝通过通孔将反射镜座和被动调Q和工作物质连接件组装在一起。201为Cr4+YAG的安放位置孔，202是NdYAG的固定孔，203为螺纹孔，204为通孔，螺丝通过通孔连接激光器外壳左侧的内置螺纹孔，并固定部件（b）和激光器外壳（c），205为氙灯固定槽。激光器外壳内部安置氙灯，其中301为螺纹孔，连接KTP固定部件（d），302是氙灯引线孔。在图4（d）中401为安放KTP晶体的方孔，402是通孔，螺丝通过通孔连接激光器外壳上右侧的三个螺纹孔，并固定激光器外壳（c）和KTP固定部件（d）。KTP晶体两面镀膜，取代了一面谐振腔，从而进一步压缩了人眼安全激光器的整体长度，用铝作为激光器外壳的材料，既控制了成本又减轻了激光器的重量。

3 光学系统设计

3.1 系统设计

光学系统设计的目标是将1.57 μm激光光束，5 mrad的发散角压缩到1 mrad以下，而且该系统必须能够很好地校正光束各类像差，如球差、彗差、像散以及垂轴色差等[4]。同时考虑到测距仪要求加工、组装方便等特点，本文采用一个单透镜和一组双胶合透镜的组合结构作为激光器的发射和接收部分[5]，利用Zemax的优化功能设计出如图5的光学系统，从表1中可以看出各个透镜都是常用玻璃且为球面，有利于机械加工和成本控制。

3.2 像质评价

从系统点列图和调制传递函数（MTF）评价设计的光学系统。

图6点列图中的艾里斑半径为4.392 μm，从图中可以看出系统各个视场的均方根半径都小于3 μm，根据设计经验，当点列图中弥散斑的80%集中于艾里斑半径之内，可以认为系统是完善的。从图7中可以看出，在50 lp/mm处的MTF为0.75，接近衍射极限。综上所述该光学系统设计合理，加工容易，成本低廉，可以用于人眼安全激光器的发射和接收部分。

4 结 论

本文给出一种紧凑型人眼安全激光器的结构装置，该结构选择铝作为材料，能够减轻整体重量。此装置将调Q晶体Cr4+YAG、工作物质NdYAG晶体和非线性晶体KTP紧密结合，有效减少了整体长度，能够实现测距仪的小型化和轻量化。用Zemax软件设计了激光器的光学系统，并通过分析得知该光学系统各项指标符合测距仪的性能要求，可以用于人眼安全激光器的发射和接收。

参考文献：

[1]时顺森，金锋，翟刚，等.二极管泵浦人眼安全1.57 μm OPO激光器[C].第十五届全国红外科学技术交流会暨全国光电技术学术交流会，2001.

[2]牛志强，李宇飞，孙渝明，等.1.57 μm内腔式OPO激光输出特性的研究[J].光电子·激光，2006，17（5）：641643.

[3]姚庆香，陈宝华，吴泉英，等.苏州科技学院；苏州亿帝电子科技有限公司；苏州一光仪器有限公司；一种人眼安全激光器的固定装置[P].中国实用新型专利.江苏；32，201420823344，201556.

[4]柳丽群，吴泉英，范君柳，等.对称式人眼安全激光测距仪光学系统的设计[J].激光与光电子学进展，2013，50（6）：119124.

[5]迟泽英，陈文建.应用光学与光学设计基础[M].南京：东南大学出版社，2008.316318.

（编辑：张 磊）

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