摘要：激光扩束系统可以扩大激光光束直径、压缩空间发散角,被广泛应用在激光测距、大气探测等领域。为了压缩激光扩束系统的外形尺寸,减小出射与入射光束之间的距离,设计了一种由多个共焦离轴抛物面镜组构成的多级反射式激光扩束系统。根据设计指标,计算了多级反射式激光扩束系统的系统参数,使用ZEMAX光学设计软件对单组扩束系统和两个多级扩束系统进行了仿真和公差分析,对比了单组扩束系统和多级扩束系统的尺寸和公差。结果表明,在比较宽松的公差范围内,多级扩束系统能够实现在更短距离上的高倍激光扩束。

摘要：现有的切尼特纳光谱仪实现双波段或多波段探测时往往结构复杂,设计成本高,而以线阵探测器接收信号的光谱仪又很少用于多波段探测。本文在传统的切尼特纳光谱仪的基础上,设计了一种共用线阵探测器的双M型切尼特纳光谱仪,用于双激光诱导荧光光谱的探测。该光谱仪采用线阵光电倍增管作为探测器,可以实现280~460 nm和380~560 nm两个波段光谱的快速探测。采用发散光照射光栅的方法校正像面光斑在色散方向上的宽度,从而实现对光谱仪像散的控制。利用光学设计软件对系统光路结构进行仿真优化,对系统的线色散率和RMS光斑进行理论分析,并在原理样机中进行了实验验证。结果表明,两个波段平均光谱分辨率分别为5.84 nm、6.15 nm。本文提出的光谱仪不仅适用于双激光诱导荧光光谱应用,在其他双通道光谱探测领域中也具有很大的应用前景。

摘要：重叠因子是影响激光雷达系统探测近距离大气的一个关键因素,对其进行精确计算有利于获得更准确的探测结果.为此,提出了一种通过光线追迹获得非同轴激光雷达系统重叠因子的仿真方法.该方法利用ZEMAX分别对载入真实机械结构的发射系统和望远镜接收系统进行光线追迹,确定出同一距离处激光强度分布和望远镜的视场函数分布,通过计算重叠区域被望远镜视场函数加权后的激光强度占激光总强度的比例,可得到该距离处的重叠因子,最后通过不同距离处的重叠因子拟合出完整的重叠因子廓线.此外,利用此方法对一套激光雷达系统进行了几何因子廓线仿真,并分析了系统轴间距、光轴失调角度、激光发散角、望远镜视场角以及次镜机械遮挡对系统重叠因子廓线的影响.仿真结果表明当激光光轴偏离望远镜光轴的角度等于望远镜视场角和激光发散角差值的1/2时,远场的重叠因子不能达到1,这对激光雷达系统的设计和安装提出了更高的要求.