a）x-z轴方向视图 b）y-z轴方向视图
针对口径为5mm×15mm的光束，设计一个整形系统，整形后的光束在目标面上产生了均匀的方形光斑分布。系统的一个总体结构如图11-11所示。其中图11-11a为x-z轴方向视图，图11-11b为y-z轴方向视图。系统包含了3个单元，分别为x轴方向扩束单元、x轴方向匀光单元及y轴方向匀光单元。由于x轴方向的光束宽度为5mm，而y轴方向的光束宽度为15mm，首先要使用一个扩束单元将x轴方向的光束扩为15mm。扩束单元是进行单向扩束，因此使用的是一对柱透镜，扩束倍率为3倍。
经过扩束系统后的激光光束分别经过了x轴方向匀光单元及y轴方向匀光单元。每个匀光单元都是由3个元件构成，一对柱透镜阵列和一个积分透镜。x轴方向匀光单元的柱透镜阵列中各子柱透镜是沿x轴方向排列的，积分透镜也是一个平凸透镜，而凸面在x轴方向有曲率。y轴方向匀光单元的柱透镜阵列中各子柱透镜是沿y轴方向排列的，积分透镜也是一个平凸透镜，而凸面在y轴方向有曲率。图11-12为所设计的各单元的三维示意图。其中图11-12a为x轴方向扩束及匀光单元三维示意图，图11-12b为y轴方向匀光单元三维示意图。
图11-12 各个单元的三维结构图(www.xing528.com)
a）x轴方向扩束及匀光单元 b）y轴方向匀光单元
针对所设计的基于柱透镜阵列的光束整形系统进行光线追迹，光路图如图11-13所示，当口径为5mm×15mm的高斯分布的激光光束通过该整形系统后在目标面上产生了均匀的辐照度分布如图11-14所示。对比整形前的光束辐照度（见图11-10a），整形后的光束在目标面上产生了均匀的方形光斑。
图11-13 基于柱透镜阵列光束整形系统光路图
图11-14 激光光束经过二维整形系统后的辐照度分布
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