Методика синтеза лазерных оптических систем с широкими допусками

Научная библиотека Комментариев к записи Методика синтеза лазерных оптических систем с широкими допусками нет

И.И. Пахомов, А.Ф. Ширанков, С.А. Штыков, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана // Материалы IХ международной конференции «Прикладная оптика-2010», 18-22 октября 2010 г. Санкт-Петербург, с6 104-108

Разработана методика автоматизированного синтеза лазерных оптических систем с широкими допусками на конструктивные параметры; методика учитывает свойства лазерного излучения, основана на селекции технологически устойчивых систем и оптимальной перебалансировке допусков со статистической проверкой результатов расчета.
В настоящее время отмечается стремительное развитие лазерной техники. При этом создаются все больше различных приборов, предназначенных как для военного применения, так и для повседневного использования. Примерами подобных устройств являются лазерные проекционные и осветительные системы, головки для чтения/записи данных на лазерные оптические диски, принтеры, системы лазерной связи и др.
Источниками излучения в таких приборах являются лазеры. При этом требования к качеству лазерных систем  стремительно возрастают, следовательно, растут требования к качеству их изготовления и сборки, допуска ужесточаются, что в итоге приводит к значительному росту стоимости производства.
Однако при проектировании лазерных оптических систем (ЛОС) разработчиками часто используются хорошо отработанные классические методики расчета, но не приемлемые при работе с лазерным излучением. Это приводит к ухудшению качества разработанной лазерной оптической системы либо к неоправданному усложнению её конструкции.
Поэтому авторами была разработана методика автоматизированного синтеза лазерных оптических систем с широкими допусками на конструктивные параметры с учетом свойств лазерного излучения. Методика, рассматриваемая в данной работе, основана на селекции заведомо технологически устойчивых лазерных систем на этапах их проектирования, включая габаритный [1,2] и аберрационный [1,3] синтез. Для этого были введены оценочные функции, учитывающие фактор технологической устойчивости систем, предложены выражения для адекватной оценки влияния этого фактора. После этого выполняется расчет допусков по заданному критерию по специально разработанным алгоритмам, построенных на решении задачи неопределенных множителей Лагранжа [4]. При этом более жесткие допуска могут быть автоматически расширены за счет сокращения более широких. Возможен режим введения и учета компенсаторов. Конечная совокупность рассчитанных допусков подвергается статистической проверке методом Монте-Карло.

Как показывает анализ систем (2) и (3), поставленные задачи с точки зрения математики являются не совсем корректными; их аналитические решения существуют, но заранее нельзя утверждать, что они являются оптимальными. Поэтому требуется обязательно проводить статистическую проверку (см. ниже п.п. 9.6) рассчитанных допусков, анализируя процент брака, и на основании этого «масштабировать» рассчитанные совокупности допусков в сторону уменьшения, либо увеличения полей их значений с последующей, опять же, статистической проверкой. 9.6) Выполняют статистическое моделирование известным методом Монте-Карло [4] совокупностей дефектов ЛОС в пределах рассчитанных предельных отклонений для уточнения рассчитанных значений допусков.

Повторяют повторный расчет допусков, начиная с п.п. 9.5, при неизменном критерии расчета допусков, пока не будет получена совокупность допусков, удовлетворяющая требованиям предприятия-изготовителя ЛОС. В результате отклонение выходных параметров лазерной оптической системы (размер выходной перетяжки ЛОС, ее положение, волновая аберрация фронта лазерного пучка на выходе системы) от заданных при полученных допусках, не превышает 3…5 %.
Для дальнейшего расширения допусков ЛОС изложенная методика была адаптирована к учету компенсаторов при расчете дефектов, при этом незначительное увеличение затрат времени на расчет компенсируется значительным расширением полей допусков, а следовательно приводит к выгодному снижению стоимости производства проектируемой ЛОС. На базе разработанной методики были успешно спроектированы различные лазерные оптические системы для записи и считывания информации с оптических дисков различных форматов, оптической связи в открытом пространстве, лазерные системы визуализации изображений, литографии и др.

Полное содержание статьи: http://www.oop-ros.org/maket/part1/ref1_1/1.1.23.pdf

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top