紅外雷射定倍擴束鏡及擴束裝置製造方法
2023-05-22 11:58:31
紅外雷射定倍擴束鏡及擴束裝置製造方法
【專利摘要】一種紅外雷射定倍擴束鏡，包括第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡和所述第二透鏡位於同一光軸上，且依次沿入射雷射束的傳輸方向設置。所述第一透鏡為雙凸型晶體正透鏡，所述第二透鏡為雙凹型晶體負透鏡，所述紅外雷射定倍擴束鏡的倍率為0.6倍。所述紅外雷射定倍擴束鏡的倍率為0.6，小於1，由此其出瞳直徑就小於入瞳直徑，從而使入射雷射束在聚焦之前預先聚焦一次，進而可提高光學系統的聚焦度。由此可知，所述紅外雷射定倍擴束鏡無需通過擴大擴束鏡倍率的方式即可獲得提高光學系統的聚焦度的效果。還提供一種紅外雷射定倍擴束裝置。所述紅外雷射定倍擴束鏡設置在雷射光路上。
【專利說明】紅外雷射定倍擴束鏡及擴束裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及雷射【技術領域】，尤其涉及一種用於雷射加工的縮小倍率的紅外雷射定 倍擴束鏡及擴束裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著雷射加工使用範圍的日益擴大，近年來，特別是大功率雷射器的加工應用受 到越來越廣的重視。從雷射器發出的雷射束具有一定的發散角，對於雷射加工來說，只有通 過擴束鏡的調節使雷射光束變為準直(平行）光束，才能利用聚焦鏡獲得細小的高功率密度 光斑。在雷射測距中，必須通過擴束鏡最大限度地改善雷射的準直度才能得到理想的遠距 離測量效果。通過擴束鏡能改變光束直徑W便用於不同的光學儀器設備。擴束鏡配合空間 濾光片使用則可W使非對稱光束分布變為對稱分布，並使光能量分布更加均勻。
[0003] 傳統的通過擴大擴束鏡倍率的方式進行大倍率的擴束，但是該種方式的光學系統 的聚焦度很低。
【發明內容】
[0004] 基於此，有必要提供一種可W提高聚焦度的紅外雷射定倍擴束鏡及擴束裝置。
[0005] -方面，提供一種紅外雷射定倍擴束鏡，包括第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡 和所述第二透鏡位於同一光軸上，且依次沿入射雷射束的傳輸方向設置，所述第一透鏡為 雙凸型晶體正透鏡，所述第二透鏡為雙凹型晶體負透鏡，所述紅外雷射定倍擴束鏡的倍率 為0.6倍。
[0006] 在其中一個實施例中，所述入射雷射束的最大直徑為14mm。
[0007] 在其中一個實施例中，所述入射雷射束為波長1064nm的紅外雷射束。
[0008] 在其中一個實施例中，所述第一透鏡和所述第二透鏡在所述光軸上的間距為 50mm，公差範圍為±5〇/〇。
[0009] 在其中一個實施例中，所述紅外雷射定倍擴束鏡的光學總長為54mm、工作功率為 50w。
[0010] 在其中一個實施例中，所述第一透鏡包括朝向入射雷射束的第一凸面和背向 入射雷射束的第二凸面，所述第一凸面的曲率半徑為20mm，所述第二凸面的曲率半徑 為-500mm。
[0011] 在其中一個實施例中，所述第一透鏡在所述光軸上的中也厚度為3mm，且其公差範 圍為±5〇/〇。
[0012] 在其中一個實施例中，所述第二透鏡包括朝向入射雷射束的第一凹面和背向入射 雷射束的第二凹面，所述第一凹面的曲率半徑為-63mm，所述第二凹面的曲率半徑為80mm。
[0013] 在其中一個實施例中，所述第二透鏡在所述光軸上的中也厚度為1mm，且其公差範 圍為±5〇/〇。
[0014] 另一方面，提供一種紅外雷射定倍擴束裝置，包括前述的紅外雷射定倍擴束鏡，所 述紅外雷射定倍擴束鏡設置在雷射光路上。
[0015] 上述所述紅外雷射定倍擴束鏡的倍率為0. 6,小於1，由此其出瞳直徑就小於入瞳 直徑，從而使入射雷射束在聚焦之前預先聚焦一次，進而可提高光學系統的聚焦度。由此可 知，所述紅外雷射定倍擴束鏡無需通過擴大擴束鏡倍率的方式即可獲得提高光學系統的聚 焦度的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明一較佳實施例提供的紅外雷射定倍擴束鏡的光學系統示意圖；
[0017] 圖2為圖1所示紅外雷射定倍擴束鏡的彌散圖；
[0018] 圖3為圖1所示紅外雷射定倍擴束鏡的象散和崎變圖；
[0019] 圖4為圖1所示紅外雷射定倍擴束鏡的光學傳遞函數MTF圖。
【具體實施方式】
[0020] 為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中 給出了本發明的較佳實施方式。但是，本發明可許多不同的形式來實現，並不限於本文 所描述的實施方式。相反地，提供該些實施方式的目的是使對本發明的公開內容理解的更 加透徹全面。
[0021] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的【技術領域】的 技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具 體的實施方式的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語"及/或"包括一個或多 個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0022] 請參閱圖1，圖示實施例中的紅外雷射定倍擴束鏡包括一個第一透鏡L1和一個第 二透鏡L2。所述第一透鏡L1和所述第二透鏡L2位於同一光軸上，且所述第一透鏡L1和 所述第二透鏡L2依次沿入射雷射束的傳輸方向設置。所述第一透鏡L1為雙凸型晶體正透 鏡，所述第二透鏡L2為雙凹型晶體負透鏡。所述紅外雷射定倍擴束鏡的倍率為0. 6倍。
[0023] 可W理解的是，所述第一透鏡L1和所述第二透鏡L2均由光學玻璃或光學塑料制 成。
[0024] 可W理解的是，所述紅外雷射定倍擴束鏡可將入射雷射束的直徑擴束0. 6倍後， 仍是一束平行光射出。可知所述紅外雷射定倍擴束鏡的倍率小於1，為一種縮小倍率的擴束 鏡，而非傳統的擴大倍率的擴束鏡。
[0025] 圖示實施例中，所述入射雷射束的最大直徑為14mm，即所述紅外雷射定倍擴束鏡 允許的入射雷射束的最大直徑。為14mm。
[0026] 圖示實施例中，所述入射雷射束為波長1064nm的紅外雷射束，即所述紅外雷射定 倍擴束鏡的工作波長入為l〇64nm。
[0027] 圖示實施例中，所述紅外雷射定倍擴束鏡的光學總長L為54mm、工作功率為50w。
[0028] 所述紅外雷射定倍擴束鏡中，所述第一透鏡L1和所述第二透鏡L2的結構參數為： 所述第一透鏡L1和所述第二透鏡L2在所述光軸上的間距為d2,其公差範圍為±5%。所述 第一透鏡L1包括第一凸面S1和第二凸面S2。所述第一凸面S1朝向入射雷射束，所述第二 凸面S2背向入射雷射束。所述第一凸面S1的曲率半徑為R1，所述第二凸面S2的曲率半徑 為R2。所述第一透鏡LI在所述光軸上的中也厚度為dl，且其公差範圍為±5%。所述第二 透鏡包括第一凹面S3和第二凹面S4。所述第一凹面S3朝向入射雷射束，所述第二凹面S4 背向入射雷射束。所述第一凹面S3的曲率半徑為R3,所述第二凹面S4的曲率半徑為R4， 所述第二透鏡L2在所述光軸上的中也厚度為d3,且其公差範圍為±5%。
[0029] 圖不實施例中，dl=3mm，d2=50mm，Rl=20mm，R2=-500mm，R3=-63mm，R4=80mm, d3=lmm，如表1所示。
[0030] W下，本發明結合具體實例對所述紅外雷射定倍擴束鏡進行說明。
[0031] 0=14mm，入=1064nm,目=0. 6x, d2=50mm，L=54mm。
[0032] 其中，〇為所述紅外雷射定倍擴束鏡允許的最大入射雷射束的直徑，即所述紅外 雷射定倍擴束鏡可接收的入射雷射束的最大光束直接為14mm。A為波長，即所述紅外雷射 定倍擴束鏡的入射雷射束的波長為l〇64nm。目為擴束倍數，即所述紅外雷射定倍擴束鏡將 入射雷射束的直徑擴束0. 6倍後，仍然是一束平行光射出，可解決紅外雷射束的整形擴大 雷射束直徑W提高成像質量的需求。d2為所述第一透鏡L1和所述第二透鏡L2在所述光 軸上的間距。L為光學總長，即入射雷射束從進入所述紅外雷射定倍擴束鏡開始到感應器 (sensor)的感光面的距離。
[0033] 表1所述紅外雷射定倍擴束鏡具體尺寸參數
[0034]
【權利要求】
1. 一種紅外雷射定倍擴束鏡，包括第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡和所述第二透 鏡位於同一光軸上，且依次沿入射雷射束的傳輸方向設置，其特徵在於，所述第一透鏡為雙 凸型晶體正透鏡，所述第二透鏡為雙凹型晶體負透鏡，所述紅外雷射定倍擴束鏡的倍率為 0? 6 倍。
2. 如權利要求1所述的紅外雷射定倍擴束鏡，其特徵在於，所述入射雷射束的最大直 徑為14mm。
3. 如權利要求1所述的紅外雷射定倍擴束鏡，其特徵在於，所述入射雷射束為波長 1064nm的紅外雷射束。
4. 如權利要求1所述的紅外雷射定倍擴束鏡，其特徵在於，所述第一透鏡和所述第二 透鏡在所述光軸上的間距為50mm,公差範圍為±5%。
5. 如權利要求1所述的紅外雷射定倍擴束鏡，其特徵在於，所述紅外雷射定倍擴束鏡 的光學總長為54mm、工作功率為50w。
6. 如權利要求1所述的紅外雷射定倍擴束鏡，其特徵在於，所述第一透鏡包括朝向入 射雷射束的第一凸面和背向入射雷射束的第二凸面，所述第一凸面的曲率半徑為20mm，所 述第二凸面的曲率半徑為-500mm。
7. 如權利要求6所述的紅外雷射定倍擴束鏡，其特徵在於，所述第一透鏡在所述光軸 上的中心厚度為3mm，且其公差範圍為±5%。
8. 如權利要求1所述的紅外雷射定倍擴束鏡，其特徵在於，所述第二透鏡包括朝向入 射雷射束的第一凹面和背向入射雷射束的第二凹面，所述第一凹面的曲率半徑為-63mm，所 述第二凹面的曲率半徑為80mm。
9. 如權利要求8所述的紅外雷射定倍擴束鏡，其特徵在於，所述第二透鏡在所述光軸 上的中心厚度為1mm,且其公差範圍為±5%。
10. -種紅外雷射定倍擴束裝置，其特徵在於，包括如權利要求1-9任一項所述的紅外 雷射定倍擴束鏡，所述紅外雷射定倍擴束鏡設置在雷射光路上。
【文檔編號】G02B27/12GK104423048SQ201310390936
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2013年8月30日
【發明者】李家英, 周朝明, 孫博, 黃海, 高雲峰 申請人:大族雷射科技產業集團股份有限公司