1.一种产生环形聚焦激光光斑的光学系统设计方法,其特征在于:所述的光学系统由轴锥反射镜和抛物柱面反射镜组合设计形成,轴锥反射镜的顶点Q位于抛物柱面反射镜左侧K平面内;轴锥反射镜由锥线绕光轴Z旋转一周形成,锥线方程L(x,z)在XOZ平面内的定义如下:X=‑Z1‑Z (1)
Z1是轴锥反射镜顶点Q与坐标原点O之间的距离,其值为150mm,即激光工作距为150mm,轴锥反射镜锥角是90°,锥线方程中横坐标Z取值范围如下:‑Z1≤ Z ≤1‑Z1+H / 2 (2)
其中,H是入射的激光直径,其值为25mm,轴锥反射镜右侧尺寸为(H+2)=27mm;所述的抛物柱面是抛物线绕光轴Z旋转一周形成的曲面,抛物线的对称轴为X轴,其方程P(x,z)在XOZ平面内的定义如下:
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Z =4f (X+l)=4f (X+f‑d) (3)抛物线的焦距是f,抛物线顶点S与原点O的距离是l,公式中的d是聚焦环光的光斑半径,该大小等于|f‑l|=8mm;根据实际应用指标中要求的聚焦光斑d=8mm、激光工作距Z1=
150mm和轴锥反射镜右侧尺寸27mm三个已知条件,可给定光学系统的内环半径D;为防止入射激光的最中心光束反射至抛物柱面后的出射光被轴锥反射镜右侧遮挡,D需满足的条件如下:(4)
给定内环半径D=35mm,最后,已知点T(‑D,‑Z1)位于抛物线上,将其代入抛物线方程即可计算焦距f=99.52mm,得到抛物线方程的解析式。