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为了获得均匀准直光,设计了一种LED光学系统。该光学系统由一个全内反射（TIR）透镜和一个自由曲面透镜组成,可以用于水下光通信和水下成像系统的照明。其中,TIR透镜入射曲面将LED发出的球面波准直为平面波然后使之均匀分布;自由曲面透镜将均匀分布的光线转换为平面波。同时,设计了三种不同出射光斑直径的光学系统。经仿真实验表明：该光学系统可以实现大于0.76的均匀度和89%的出射光效（TOE）。为了保持较高的均匀性和出射光效,自由曲面透镜的半径不应小于TIR透镜。