zemax笔记14——激光扩束系统的设计

扩束镜主要有 开普勒型和伽利略型。伽利略型没有聚焦，总长更短，而且在高能激光系统中要避免聚集的出现，所以选用伽得略型。

为了降低成本我们选择容易制造或方便购买的镜头，如平凸透镜、胶合透镜。

本例使用平凸透镜，并且 确保第一个镜头的第一面为曲面 ，因为平面会反射光路会原路返回对激光器造成伤害。

实际制造中镜片应比通光孔径大一些。因此在 其他(Misc) ->半孔径处设置为1 ：

可以peak to valley =0.0763 waves,满足我们的设计要求，我们将第二个镜头也设计为平凸镜头，再次优化：

点击insert，选择表面（2-镜头1）插入系统中，复制两镜头间距离，删除原镜头1：

当前，无人驾驶技术已成为汽车领城的发展趋势，障碍物探测是无人驾驶技术中的亚要环节。激光留达作为一种主到探测方法，具有测量速度快，精度高等优点，在障碍检测方面优势明显。本文以无人驾驶车障得探测为应用背最，针对扫描式多线徽光雷达成本较高、测距精度较低的不足，开展了激光香达测距技术研究，综合考应车载环境以及实际应用需求，设计了一种扫描式测距激光省达系统。论文主要工作如下：

（1）对比分析了脉冲式和相位.式激光测距原理，根据无人驾驶车障碍探测的实时性

要求，选择脉冲式测距方案，综合考忠影响脉冲式测量精度的关键因素，设计了一种改进型的时刻鉴别以及时间间隔测量方法，优化系统采测性能。

(2)针对半导体激光器和光电探测器的具体特性，设计了发射端和接收端光学系统，在 zEMAx 软件中进行光线追迹仿真，验证了其对发射光束的准直压缩和对回波光束的有效聚焦，从而可以提高系统探测范围和精度。

(3）设计并搭建了窄脉冲激光发射和信号接收电路系统，系统以 FPGA 器件和

C8051F206 单片机作为主控制器，可实现重复频常为 1kHz，脉宽为 60ns 的窄脉冲激光发

射：为提高接收系统的信噪比，选用高灵敏度的 APD 作为光电探测器，结合信号调理电

路，从而实现微弱回波信号的有效提取：设计高精度时间差测量模块和机械旋转模块，验证扫描式激光雷达系统的测距性能。

（4）为了验证测距激光雷达在无人驾驶车障碍探测中的性能，在 Visual Studio 2010

平台下开发了基于 MFC 的数据重构界面，根据测量得到的距商数据实现障碍物信息重构。

搭建实验平台，对近处目标物进行测量，测试并验证系统样机的探测性能，最终结果

表明，所设计的脉冲式激光雷达系统基本满足预期的探测要求，并具有一定的实际应用价值。

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