自由曲面反光镜的设计以生成多向准直光束

简介：
本研究探讨了自由曲面反光镜设计方法，旨在通过巧妙的光学布局产生多个方向上的平行光线，为复杂照明与显示系统提供高效解决方案。 在大地测量领域中，常常需要生成360°环形准直光束。现有的方案是将半导体激光器的光束进行准直处理后使其垂直照射到45°圆锥面上，经过反射形成环绕整个圆锥面的360°环状出射光线。为了简化结构并提高装配和调试便利性，研究团队设计了一种自由曲面反光镜方案，使得系统仅由半导体激光器与该反光镜构成。 首先假设光源为理想点源，并运用微分几何方法计算得出一系列离散的自由曲面上坐标值；接着通过拟合技术确定出实际所需的自由曲面形状。最后利用软件工具根据具体光源尺寸进行优化设计，以确保最佳性能表现。 仿真结果显示，在激光器发散角为20°、发光面半径50毫米以及焦距设定为30毫米的情况下，该系统能够在距离10米的位置生成亮度均匀且光谱宽度仅为30毫米的准直光线。