为提高激光扩束系统的温度适应性水平,提出了一种直接面向光学系统波像差的光机结构优化方法。对扩束系统进行了敏感度分析,并结合齐次坐标变换,将波像差的失调模型与有限元中的节点应变进行有机结合。以最小化失调波像差为优化目标,得到了支撑结构的最优材料拓扑,然后按照拓扑云图对镜架进行分块划分和尺寸优化。最终得到的镜架结构合理,加工工艺性良好,且具有优良的温度适应性。-50 °C时,扩束系统波像差均方根(RMS)值从0.728 λ降为0.196 λ,λ=632.8 nm;而且在±50 °C的范围内,同等载荷条件下,优化后的系统波像差RMS值约为优化前的1/4。
