[發明專利]用于激光光束整形的雙自由曲面透鏡及其設計方法

有效

• 申請號: 201310526342.2
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103592702A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 鄭臻榮;張雅琴;吳仍茂;劉鵬;王會會;蘇忱;申俊飛;李海峰;劉旭
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;G02B27/00;G02B27/09;F21V5/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種用于激光光束整形的雙自由曲面透鏡，用于將平行入射的激光光束偏折后對目標面進行區域照明，所述的雙自由曲面透鏡包括前表面S1和后表面S2兩個自由曲面，其特征在于，以所述雙自由曲面透鏡的軸線為z軸建立空間直角坐標系o-xyz，并以xoy為底平面、z軸為縱軸建立柱坐標系，所述前表面S1所滿足的方程為：

|J(T)|E(tx,ty)-I(r,θ)r=0tx=tx(r,θ,zr,zθ)ty=ty(r,θ,zr,zθ):∂Ω1→∂Ω2]]>

|J(T)|=∂tx∂r∂tx∂θ∂ty∂r∂ty∂θ]]>

其中，所述前表面S1上任一點P的柱坐標為(r,θ,z(r,θ))，所述目標面上與點P對應的目標點T的直角坐標為T(t_x,t_y,t_z)，E(t_x,t_y)為目標面上照明光斑的照度分布，I(r,θ)為入射激光光束的強度分布，Ω₁和Ω₂分別為入射激光光束的橫截面和目標照明區域；和分別為Ω₁和Ω₂的邊界，z_r和z_θ分別為z關于r和θ的一階偏導數；

設所述后表面S2上與點P對應的為點Q，點Q的柱坐標表示為Q(r,θ,w(r,θ))，所述點Q的縱坐標滿足

w(r,θ)=z(r,θ)+βnorb+ni(zθ2+r2zr2)(no2-ni)(zθ2+r2zr2)+no2r2-norb]]>

b=a(zθ2+r2zr2)+r2]]>

a=1-ni2/no2]]>

其中，n_o和n_i分別為雙自由曲面透鏡所用材料的折射率和雙自由曲面透鏡周圍介質的折射率，β為面xoy和目標面之間光線的光程與面xoy與目標面間的距離之差。