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基于Zemax和Tracepro软件光源聚光结构设计与研究

第 3 O卷

第 1 1期

2 0 1 3年 1 1月

CN11—2 0 3 4/ T

Ex pe r i me n t a l Te c h n o l o g y a nd M a n a g e me n t

Vo 1 . 3 0 NO . 1 1 NO V .2 0 1 3

基于 Z e ma x和 T r a c e p r o软件光源聚光结构设计与研究 赵丽华,戴朝卿 (浙江农林大学理学院,浙江临安 3 1 1 3 0 0 )

要:物理光学实验采用的白光光源不仅耗能很大,而且容易出现灯箱温度过高、因光强衰减无法实验等

问题。该文设计了一种光源聚光结构,它是由球面反射镜与透镜组组成,可以有效地将光源发出的光线聚集到实验系统中。首先,在Z e ma x软件中建立和优化光学系统模型,兼顾成本与制造工艺确定光学参数;然后, 在 T r a c e p r o软件中建立一个加载聚光结构的灯箱模型,通过模拟光源发光,得到观察面上的照度增强至 3 . 5 倍。这说明聚光结构能够有效地提升光源利用率,并使低功率光源代替高功率光源成为可能。 关键词:光源;聚光结构; Z e ma x; Tr a c e p r o 中图分类号: TB 8 5 8; 0 4— 3 3 文献标志码: A 文章编号:1 0 0 2— 4 9 5 6 ( 2 0 1 3 ) 1卜0 0 9 0— 0 3

一~ 一一~一 ~一~一一~一~一~~一 一~蚴一一~一一一一~一一一一 ~ .一

De s i g n a n d r e s e a r c h o f l i g h t s o u r c e’ S c o n d e n s e r s t r u c t u r e

b a s e d o n Z e ma x a n d T r a c e p r o s o f t wa r e Zha o Li hua,Da i Cha o q i ng

( S c h o o l o f S c i e n c e s,Zh e j i a n g A&F Un i v e r s i t y,Li n’ a n 3 1 1 3 0 0,Ch i n a )

一~~~一~一一~一~一 一一

大学物理光学实验中使用发光二极管 ( L E D)[ 1 ]、 白光光源]、汞灯、钠灯等各种光源。为了达到较好

的照明效果,更多地采用了大功率的光源 _ 6],但是发热

烫手等问题。另外,在使用一段时间后,往往光强会大幅度衰减,严重影响实验结果,甚至可能导致实验无法进行。其实光源所发出的光线往往只有一小部分被用于实验,绝大多数未能通过通光孔而被灯箱吸收或散 发掉。

导致光效下降| 7 j,且极易烧坏光源,实验过程中经常需要更换光源,既不方便又影响实验。同时,大功率光源不仅耗能大,而且容易引起强光刺眼、灯箱温度过高而 收稿日期: 2 0 1 3 0 6—1 9修改日期: 2 0 1 3— 0 9 2 5

为了提高光源的利用率,本文设计了一种光源聚光结构,它由反射镜与透镜组组成,可以将光源发出的

光聚集到实验装置中,从而使低功率光源代替大功率 光源,或是让衰减的光源“起死回生”成为可能。

基金项目:浙江省高等教育学会重点研究项目( Z 2 0 1 2 2 4 );浙江省物理 实验教学示范中心建设项目

作者简介:赵丽华 ( 1 9 6 3一),女,浙江 I临安,高级实验师,实验室与设备管理处副处长,研究方向为实验教学与管理研究 . E - ma i l: l h z ha o 8 1 6 O@1 2 6 . t o m

l 光路结构及工作原理 如图 1所示,整个光路由安装在灯箱背板 F上的

基于Zemax和Tracepro软件光源聚光结构设计与研究

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