光能量分布的均勻程度對測量精度有較大的影響，主要表現在：一是如果光幕麵內(nei) 光能量較小，就不足以使光電探測器響應；二是光幕麵內(nei) 光能分布不均勻使得計時誤差較大，直接影響測量精度。文中以紅光點狀光斑半導體(ti) 激光器作為(wei) 發射光源，通過鮑威爾棱鏡和菲涅爾透鏡等光學係統的組合，實現了出射光幕的均勻性和平行性。所形成的均勻平行光幕不但可以提高測量精度，而且可以對光幕進行拚結，實現超大光幕的形成。這對以前的小麵積光幕是一個(ge) 很大的突破，並且可以對過去所使用的同類設備產(chan) 品進行進一步的改進。

　　1　光學係統分析

　　1.1　鮑威爾棱鏡

　　鮑威爾棱鏡(Powell lens)是一種光學劃線棱鏡，它使1mm激光束通過非球麵透鏡最優(you) 化地劃成光密度均勻、穩定性好、直線性好的一條直線。鮑威爾棱鏡劃線優(you) 於(yu) 柱麵透鏡劃線模式，能消除高斯光束的中心熱點和褐色邊緣分布。應用範圍主要是：激光劃線器、機加工劃線定位、建築標線定位、激光掃描係統。其原理圖如圖1所示。

　　當約1mm的準直激光光束打到鮑威爾棱鏡的棱上時，由放大部分可以看出，棱是圓弧狀的，光線入射後發生折射，折射角主要由兩(liang) 個(ge) 棱麵所構成的角度決(jue) 定，最後經過出射麵時再發生一次折射，整個(ge) 出射光線形成一道扇形光幕。

        1.2　菲涅爾透鏡

　　菲涅爾透鏡(Fresnel lens)是一種精密的光學係統，它是根據對接收靈敏度和接收角度的要求設計製造的，通常由聚乙烯材料注塑成薄紋片，再刻上精細的鏡麵和紋理。其技術精度要求甚高，優(you) 質透鏡必須紋理清晰、表麵光潔、厚度在0.65mm左右。紅外光的透過率應大於(yu) 65%。與(yu) 傳(chuan) 統的光學玻璃透鏡相比，菲涅爾透鏡具有重量輕，材料來源豐(feng) 富，成本低，製作方便，口徑大，厚度薄等特點。

　　實驗中利用了菲涅爾透鏡的平行聚焦特性，讓點光源從(cong) 菲涅爾透鏡的焦點發射，經過它之後形成一道平行光幕，如圖2。