OPO 激光测距机发射端变倍扩束系统设计

蔡震，吉俊文

（江苏亮点光电科技有限公司，江苏 苏州 215100）

引言

激光扩束镜头在激光测距领域应用广泛，通过压缩激光出射光束发散角，可进一步提高光束准直性[1-6]。为满足不同距离的测距要求，激光扩束镜头的出射光束发散角需连续可调。OPO 激光器具有阈值低、转换效率高、重复频率高等特点，出射激光为人眼安全波长，是激光测距领域激光源的选型趋势[7-9]。因此，设计一款适用于OPO 激光测距机发射端的变倍扩束镜头是很有必要的。

许多文献报道了激光变倍扩束镜头，但均不适用于OPO 激光测距机。王培芳等人设计了一款激光变倍准直扩束镜头，其入射光束口径仅为ϕ1 mm，远小于OPO 激光器出射光束口径[10]；贾勇等人设计的激光变倍扩束镜头，引入非球面反射元件，存在加工成本高、装调流程繁琐等问题[11-14]；刘宇承等人设计的激光变倍扩束镜头，入射光束直径仅为ϕ3.6 mm，扩束倍率为2～3.5倍，且引入胶合面，强激光照射胶合面易损坏[15]。

为了实现大范围激光测距，提升激光测距过程中人眼安全性，本文提出采用OPO 激光器作为激光测距机发射端光源，其出射激光中心波长为1 570 nm（人眼安全波长），避免了激光测距过程对人眼的损伤，并具有烟、雾穿透能力强的优势。设计的光学系统可满足较大口径光束入射，且具有变倍扩束功能，突破了现有变倍扩束镜头仅能实现小口径光束入射的限制。OPO 激光器出射光束发散角为6 mrad，出射光束直径为ϕ7 mm。变倍扩束系统采用两级扩束，一级激光变倍扩束倍率为2～4倍，二级激光扩束倍率为3倍，系统扩束倍率为6～12倍，采用全球面设计，无胶合面，易于装调，利于工程化。……