РАСЧЕТ ПЕРВОЙ ЛИНЗЫ

(Практикум)

Учебное пособие

издание 2 ^е

 

 

Компьютерный набор Семерина Т.Ю.

Верстка Демидова С.А.

Лицензия ИД № 04185 от 16.03.2001 г.

Формат 60*94 1/16 Объем 5 п.л. Тираж 150 экз.

Брянская государственная инженерно-технологическая академия

241037, Брянск, пр-т Ст.-Димитрова, 3

Редакционно-издательский отдел. Подразделение оперативной печати

Подписано к печати «_____» ________________ 2010 г.

ЗАДАНИЕ

 

1) Рассчитать параметры оптической системы и выбрать подходящий материал для данной длины волны и показателя преломления.

 

Исходные данные:

n=2,4;

λ=10,6мкм;

θ=1,15мрад;

d₀=16мм;

L=5м;

L₁=0,65м;

P₀=1кВт;

 

 

Рисунок 1 – Расчетная схема

 

 

РЕФЕРАТ

 

Пояснительная записка: стр.13, рисунков 3, прил.2

 

РАСЧЕТ ОБЪЕКТИВА, РАСЧЕТ ЛИНЗЫ, РАСЧЕТ ФОКУСИРУЕМОГО ПЯТНА, РАСЧЕТ ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ.

Цель работы - Рассчитать параметры оптической системы.

В данной работе был произведен расчет параметров оптической системы.

Объектом исследования данной курсовой работы является оптическая система, способная передавать излучение в определенную точку пространства заданную изначально.

Цель работы – ознакомится с основными характеристиками оптических транспортирующих систем, научиться рассчитывать эти характеристики, сконструировать собственную транспортирующую систему на основе рассчитанных характеристик.

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….…..…5

1. РАСЧЕТ ТРАНСПОРТИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ……………………….......6

1.1. РАСЧЕТ ОБЪЕКТИВА…………………………………………………......6

1.1.1. РАСЧЕТ ПЕРВОЙ ЛИНЗЫ………………………………………...….…6

1.1.2. РАСЧЕТ ВТОРОЙ ЛИНЗЫ………………………………………...….…7

1.1.3. РАСЧЕТ ТРЕТЬЕЙ ЛИНЗЫ…………………………………..……...…..7

1.2. РАСЧЕТ ДИАМЕТРА ФОКУСИРУЕМОГО ПЯТНА………………..…..8

1.3. РАСЧЕТ ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ…………………...9

1.3.1. РАСЧЕТ ПОТЕРЬМОЩНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОТРАЖЕНИЕ И НА ПОГЛАЩЕНИЕ………………………………………………………….….9

1.3.2. РАСЧЕТ НОМИНАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ………………………………………………………………...…..9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...10

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………..….11

ВВЕДЕНИЕ

В данной курсовой работе мы произвели теоретический расчет параметров одного из возможных вариантов реальной оптической системы. Мы подобрали материалы для элементов этой оптической системы, что послужило почвой для размышлений об усовершенствовании данной системы с целью улучшения качества и мощности излучения.

Для расчета линзы необходимо установить ее материал. Исходя из того, что показатель преломления n=2,4 при длине волны λ=10,6 (мкм), выбираем соответствующий материал. Наиболее подходящим оказался ZnSe (селенид цинка), который так же используются для мощных лазерных систем, в том числе для СО2-лазеров. Так же из него изготавливают окна, линзы, колпаки и т.д..

ZnSe прозрачен в области 0.5-20 микрон.

 

РАСЧЕТ ТРАНСПОРТИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ

 

Данная задача будет разделена на три части:

-расчет первой линзы,

-расчет второй линзы,

-расчет третей линзы.

РАСЧЕТ ОБЪЕКТИВА

РАСЧЕТ ПЕРВОЙ ЛИНЗЫ

– из условия минимальной аберрации, где

 

(1.1)

Принимая во внимание условие уменьшения аберрации, для линзы выбираем (мм); (мм).

Выбираем диаметр линзы в соответствии с ее материалом и уменьшением оптической аберрации (условие 1):

- при условии минимальной оптической абберации для дорогих материалов.

Для данной длины волны и показателя преломления больше всего подходит селенид цинка, который так же используются для мощных лазерных систем, в том числе для СО2-лазеров. Так же из него изготавливают окна, линзы, колпаки и т.д..

ZnSe прозрачен в области 0.5-20 микрон.

 

Характеристики Данные

Область пропускания 0.5 – 20 микрон

Механические Плотность: 5.27 г/см3

Физические ТКЛР: 61 x 10-6 /0К

Температура плавления 1525C

Химические Эрозийный, термически стойкий.

 

Показатель преломления на длине волны 10,6 мкм составляет 2,402, что более соответствует нашему случаю.

Вычислив диаметр линзы и исходя из формулы оптической силы, найдемf1 первой линзы.

Если первая линза собирающая, то:

; (1.2)

С помощью пакета MathCAD 15 рассчитываем выше указанное:

= 0,368

 

 

Откуда находим f₁

f₁ = 0.12 м;