[發(fā)明專利]一種用于雙偶極均勻照明的自由曲面透鏡

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010237966.9
• 申請日: 2010-07-27
• 公開（公告）號: CN101916045A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭臻榮;吳仍茂;李海峰;邢莎莎;劉旭;林嫵媚;廖志杰
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學;中國科學院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;F21V5/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

1.一種用于雙偶極均勻照明的自由曲面透鏡，其特征在于包括前表面平面(S1)、后表面自由曲面(S2)和側(cè)面圓柱面(S3)，前表面平面(S1)與后表面自由曲面(S2)通過側(cè)面圓柱面(S3)相連接，前表面平面(S1)垂直于激光光束傳播方向，后表面自由曲面(S2)用于偏折激光光束；后表面自由曲面(S2)包括第一自由曲面(S2.1)、第二自由曲面(S2.2)、第三自由曲面(S2.3)、第四自由曲面(S2.4)和圓柱面(S2.5)，第一自由曲面(S2.1)、第二自由曲面(S2.2)、第三自由曲面(S2.3)與第四自由曲面(S2.4)通過圓柱面(S2.5)相連接，當雙偶極均勻照明關(guān)于坐標平面xOz對稱時，自由曲面透鏡關(guān)于坐標平面xOz對稱；當雙偶極均勻照明關(guān)于坐標平面yOz對稱時，自由曲面透鏡關(guān)于坐標平面yOz對稱；激光光束經(jīng)第一自由曲面(S2.1)和第二自由曲面(S2.2)偏折，激光光束在目標面上的照明區(qū)域?qū)?yīng)雙偶極均勻照明中的內(nèi)環(huán)，激光光束經(jīng)第三自由曲面(S2.3)和第四自由曲面(S2.4)偏折，激光光束在目標面上的照明區(qū)域?qū)?yīng)雙偶極均勻照明中的外環(huán)；

其中，后表面自由曲面(S2)的面型由如下公式確定：

第一自由曲面(S2.1)和第二自由曲面(S2.2)的面型確定公式為

其中

第三自由曲面(S2.3)和第四自由曲面(S2.4)的面型確定公式為

其中

R1=-w022ln{1-[1-exp(-2Rmax2w02)](rmax12-rmin12)[(rmax12-rmin12)+(rmax22-rmin22)]},]]>

R_max為激光光束在前表面平面(S1)位置處截面的最大半徑，r_max1和r_min1、r_max2和r_min2分別為目標面上雙偶極均勻照明光斑的內(nèi)環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域的最大外徑和最小內(nèi)徑，w₀為前表面平面(S1)上光斑強度為中心強度的1/e處的半徑，θ_max和θ_min為目標面照明區(qū)域內(nèi)位于第一象限的雙偶極光斑的直線邊界與x軸正向的夾角，(t_x，t_y，t_z)為目標面照明區(qū)域內(nèi)點T的直角坐標，(θ，ρ)為后表面自由曲面(S2)上點P的球坐標，θ的取值范圍為[0，π]，的取值范圍為[0，π/2)，ρ_θ和分別為矢徑ρ關(guān)于θ和的偏導數(shù)，n_I為自由曲面透鏡的折射率，n_O為介質(zhì)的折射率，且n_O＜n_I，π為圓周率。