扩束光学系统的自动温度补偿机构设计

摘要

扩束光学系统对温度有较高的敏感度,为了减小温度对光学系统的影响,设计了一种自动温度补偿机构。该机构通过材料之间热膨胀系数不同进行相互补偿,从而保证镜间距的稳定性,并且通过ANSYS软件分析扩束系统温度从20℃升高到30℃,40℃和50℃时,主次镜镜间距的变化量,最后通过ZMAX软件对变化后的系统进行光学仿真分析。分析结果表明,未采用自动温度补偿机构设计,扩束光学系统主次镜镜间距分别变化0.02722 mm,0.05443 mm和0.08164 mm,系统波前误差均方根(Root Mean Square,RMS)从0.0013λ变为1.3898λ,2.7782λ和4.1656λ(λ=632.8 nm),无法满足光学成像质量要求;而采用自动温度补偿结构设计后,扩束光学系统主次镜镜间距分别变化0.00005 mm,0.00009 mm和0.00014 mm,系统波前误差均方根从0.0013λ变为0.0026λ,0.0046λ和0.0072λ,仍然可以满足光学成像质量要求。因此该自动温度补偿机构可以有效地抑制大温差对扩束光学系统成像质量的影响。