有多层棱镜和凸透镜组成的激光聚焦光学系统项目

该项目提出了一种由多层棱镜和凸透镜组成的激光聚焦光学系统，旨在解决激光传播过程中能量强度下降的问题。光学系统包括三组棱镜和三层凸透镜，设计确保激光束能有效汇聚，提高聚焦强度。目前项目已完成关键技术研究，正待实验验证。市场调查表明，由于此类聚焦系统稀缺，市场需求大，但存在技术验证和市场接受度的风险。投资估算约为2300万元，预期能带来显著的经济效益和社会效益，尤其是在激光应用效率提升方面。

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有多层棱镜和凸透镜组成的激光聚焦光学系统项目
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一、研发背景

随着我国国民经济的不断发展，综合国力的显著增强，工业生产对激光器的需求日益剧增。

目前，常规氙灯激光器的发出激光在空气中传播一段时间后就会发生散射，原来高度集中发射的一束激光，在传播一段时间后就会发散，导致激光的能量强度下降。所以急需一种增加激光聚焦强度的光学系统。

二、项目技术可行性分析

项目名称:

由多层棱镜和凸透镜组成的激光聚焦光学系统项目

项目的主要内容

由多层棱镜和凸透镜组成的激光聚焦光学系统是一种由三组棱镜或更多组棱镜，和三层凸透镜或更多组凸透镜组成的光学聚焦系统。它们可以使发散的激光束聚集到一起。

功能描述

该光学系统可以使发散的激光束聚焦到一起，变成一束集中发射的激光。

产品描述

该光学系统由前三棱镜，中三棱镜，后三棱镜，前凸透镜，中凸透镜，后凸透镜构成。结构如下图1所示：

有多层棱镜和凸透镜组成的激光聚焦光学系统项目

图1

由氙灯发射出的激光束垂直于前棱镜的底面照射到前棱镜的顶角上，这个激光束为圆柱形，其横截面是一个圆形，这个圆形的圆心位于前棱镜的顶角上的顶点上。它的面积略小于前棱镜的底面三角形的内切圆。激光束穿过前棱镜后，照射到中棱镜的顶角上，中棱镜和前棱镜的底面平行，中棱镜顶角上的顶点和前棱镜的顶角上的顶点位于一条直线上，中棱镜顶角上的顶点和前棱镜的底面的距离S2小于前棱镜顶点垂直于其底面距离S1。中棱镜底面三角形的边长略小于前棱镜底面三角形的边长。激光束穿过前棱镜后，照射到后棱镜的顶角上，中棱镜和后棱镜的底面平行，中棱镜顶角上的顶点和后棱镜的顶角上的顶点位于一条直线上，后棱镜顶角上的顶点和前棱镜的底面的距离S4小于前棱镜顶点垂直于其底面距离S3。后棱镜底面三角形的边长略小于中棱镜底面三角形的边长。激光束经过三个棱镜，不断得到汇聚，还可以在这三个棱镜后面增加棱镜，以增加汇聚光线的能力。它们的大小、安装方式与上面所述的前棱镜，中棱镜和后棱镜的大小、安装方式类似。穿过后棱镜后，激光照射到前凸透镜上，前凸透镜和后棱镜的底面相互平行，前凸透镜光心和后棱镜的底面的距离S6小于后棱镜顶点垂直于其底面距离S5，也小于前凸透镜的焦距。经前凸透镜聚焦后，再照射到中凸透镜上，中凸透镜和前凸透镜相互平行，中凸透镜和前凸透镜的距离S7略小于中凸透镜的焦距，中凸透镜的大小略小于前凸透镜的大小。激光束穿过中凸透镜后，照射到后凸透镜上。中凸透镜和后凸透镜相互平行，中凸透镜和后凸透镜的距离S8略小于后凸透镜的焦距，后凸透镜的大小略小于中凸透镜的大小。还可以在后面增加凸透镜以增加激光汇聚的强度。它们的大小、安装方式和上面所述三个凸透镜的大小、安装方式类似。所有凸透镜的主光轴在一条直线上，这条直线也在所有棱镜过顶点垂直于底面的中垂线的那条直线上。在凸透镜中，激光束不断得到聚集，穿出后凸透镜后变成了横截面积更小的一束激光，此时激光的能量强度得到加强。该光学系统中的棱镜是类始于金字塔的三面立面体，该三面立面体的三个立面是3个60度角的等边三角形，底面也是60度角的等边三角形。这4个等边三角形的边长相同，三个立面之间的夹角都为60度，每个立面和底面的夹角都为60度。如图2所示。

有多层棱镜和凸透镜组成的激光聚焦光学系统项目

在这里插入图片描述
图2