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半导体激光光幕的平行性和均匀性研究

导读: 文中以红光点状光斑半导体激光器作为发射光源,通过鲍威尔棱镜和菲涅尔透镜等光学系统的组合,实现了出射光幕的均匀性和平行性。

  光能量分布的均匀程度对测量精度有较大的影响,主要表现在:一是如果光幕面内光能量较小,就不足以使光电探测器响应;二是光幕面内光能分布不均匀使得计时误差较大,直接影响测量精度。文中以红光点状光斑半导体激光器作为发射光源,通过鲍威尔棱镜和菲涅尔透镜等光学系统的组合,实现了出射光幕的均匀性和平行性。所形成的均匀平行光幕不但可以提高测量精度,而且可以对光幕进行拼结,实现超大光幕的形成。这对以前的小面积光幕是一个很大的突破,并且可以对过去所使用的同类设备产品进行进一步的改进。

  1 光学系统分析

  1.1 鲍威尔棱镜

  鲍威尔棱镜(Powell lens)是一种光学划线棱镜,它使1mm激光束通过非球面透镜最优化地划成光密度均匀、稳定性好、直线性好的一条直线。鲍威尔棱镜划线优于柱面透镜划线模式,能消除高斯光束的中心热点和褐色边缘分布。应用范围主要是:激光划线器、机加工划线定位、建筑标线定位、激光扫描系统。其原理图如图1所示。

  当约1mm的准直激光光束打到鲍威尔棱镜的棱上时,由放大部分可以看出,棱是圆弧状的,光线入射后发生折射,折射角主要由两个棱面所构成的角度决定,最后经过出射面时再发生一次折射,整个出射光线形成一道扇形光幕。

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