CN108941896B - 激光聚焦装置及激光系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光技术领域，具体而言，涉及一种激光聚焦装置及激光系统。所述激光聚焦装置包括变焦镜组、固定镜组和调焦机构。所述变焦镜组与所述固定镜组耦合，用于使入射的激光束聚焦，以形成聚焦光斑。所述调焦机构与所述变焦镜组连接，用于带动所述变焦镜组沿主光轴移动，以调节所述激光束的聚焦位置。所述激光系统包括激光发射装置和激光聚焦装置，所述激光聚焦装置设置于所述激光发射装置的激光发射口，所述激光发射装置用于产生激光束，所述激光聚焦装置用于使所述激光发射装置产生的激光束聚焦到目标位置。该激光聚焦装置及激光系统能够实现对位于不同位置处的目标工件的清洗，工程实用性较高，且在远距离目标工件的清洗方面优势明显。

Description

激光聚焦装置及激光系统

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体而言，涉及一种激光聚焦装置及激光系统。

背景技术

激光清洗技术是指利用高能激光束照射到目标工件表面，使目标工件表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，以清除目标工件表面附着物或表面涂层，从而达到洁净的工艺过程。但现有技术中，在激光清洗设备位置固定时，往往只能对特定位置处的目标工件进行清洗，而无法对不同位置处的目标工件进行清洗，尤其是远距离目标工件，因而工程实用性较差。

目前，解决上述问题采用的方案通常为改变激光清洗设备的位置以适应目标工件，以申请号为CN201521058853.7的专利《一种用于架空输电线路的清障装置》为例，其公开了一种使用无人机搭载激光清洗设备以调整激光清洗设备与目标工件的距离，并启动激光清洗设备对目标工件表面进行清洗的方案，该方案中，使用无人机搭载激光装置以调整激光清洗设备与目标工件距离操作难度较大，无法实现聚焦光斑的准确定位，工程实用性同样较差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于，提供一种激光聚焦装置及激光系统以解决上述问题。

本发明实施例提供的激光聚焦装置包括变焦镜组、固定镜组和调焦机构。所述变焦镜组与所述固定镜组耦合，用于使入射的激光束聚焦，以形成聚焦光斑。所述调焦机构与所述变焦镜组连接，用于带动所述变焦镜组在沿主光轴移动，以调节所述激光束的聚焦位置。

进一步地，所述变焦镜组包括第一透镜，所述第一透镜为负透镜。

进一步地，所述第一透镜为双凹透镜，包括第一表面和第二表面，入射到所述变焦镜组的激光束由所述第一透镜的第一表面入射后，经所述第二表面出射至所述固定镜组。

进一步地，所述第一透镜的中心厚度为4.00mm，所述第一表面的曲率半径为201.47mm，且所述第一表面的曲率半径的公差范围为±5％，所述第二表面的曲率半径为201.47mm，且所述第二表面的曲率半径的公差范围为±5％。

进一步地，所述固定镜组包括第二透镜和第三透镜，所述第二透镜和第三透镜均为正透镜，所述第二透镜位于所述变焦镜组和第三透镜之间。

进一步地，所述第二透镜为凹凸透镜，包括第三表面和第四表面，所述第三表面为凹面，所述第四表面为凸面，经所述变焦镜组出射的激光束由所述第二透镜的第三表面入射后，经所述第四表面出射。

进一步地，所述第二透镜的中心厚度为9.00mm，所述第三表面的曲率半径为638.78mm，且所述第三表面的曲率半径的公差范围为±5％，所述第四表面的曲率半径为166.25mm，且所述第四表面的曲率半径的公差范围为±5％。

进一步地，所述第三透镜为平凸透镜，包括第五表面和第六表面，所述第五表面为平面，所述第六表面为凸面，经所述第二透镜出射的激光束由所述第三透镜的第五表面入射后，经所述第六表面出射。

进一步地，所述第三透镜的中心厚度为7.00mm，所述第五表面的曲率半径为∞，且所述第五表面的曲率半径的公差范围为-6.4e5mm～+6.4e5mm，所述第六表面的曲率半径为237.10mm，且所述第六表面的曲率半径的公差范围为±5％。

本发明实施例提供的激光系统包括激光发射装置和激光聚焦装置，所述激光聚焦装置设置于所述激光发射装置的激光发射口。所述激光发射装置用于产生激光束。所述激光聚焦装置用于使所述激光发射装置产生的激光束聚焦到目标位置。

本发明实施例提供的激光聚焦装置通过设置调焦机构带动变焦镜组沿主光轴移动，调节入射激光束的聚焦位置。这样就可以通过控制调焦机构来调节变焦镜组的位置，从而使得入射到该激光聚焦装置的激光束较准确地聚焦到所需要的位置处，对位于该位置处的目标工件进行清洗，并且有利于提高对目标工件的清洗效果。另外，实际应用时，可以将本发明实施例提供的激光聚焦装置与激光发射装置配合组成一种激光聚焦位置可调的激光系统，以便于实现对不同位置处的目标工件的清洗，工程实用性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种激光聚焦装置的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种的激光系统的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的激光聚焦装置的几何成像点列图。

图4为本发明实施例提供的激光聚焦装置的MTF曲线图。

图标：10-激光系统；100-激光聚焦装置；110-变焦镜组；111-第一透镜；1111-第一表面；1112-第二表面；120-固定镜组；121-第二透镜；1211-第三表面；1212-第四表面；122-第三透镜；1221-第五表面；1222-第六表面；130-调焦机构；131-电机；132-机械传动装置；140-保护镜；141-第七表面；142-第八表面；200-激光发射装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或相互配合。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。此外，本文中，两个器件“耦合”表示由其中一个器件出射的激光束入射到另一个器件。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，还需要说明的是，术语“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种激光聚焦装置100，包括变焦镜组110、固定镜组120和调焦机构130。其中，变焦镜组110与固定镜组120耦合，用于使入射激光束聚焦，以形成聚焦光斑。调焦机构130与变焦镜组110连接，用于带动变焦镜组110沿主光轴移动，以调节激光束的聚焦位置。需要说明的是，本实施例中，变焦镜组110与固定镜组120耦合，即表示由变焦镜组110出射的激光束入射到固定镜组120。此外，本实施例中，主光轴为变焦镜组110包括的透镜的主光轴。

在使用激光聚焦装置100时，可以将激光聚焦装置100设置于激光发射装置的激光发射口，且使得变焦镜组110位于激光发射口与固定镜组120之间，激光发射装置发射的激光束依次经变焦镜组110和固定镜组120，以形成聚焦光斑。此后，根据实际需求，通过调焦机构130带动变焦镜组110沿主光轴移动，从而改变激光发射装置发射的激光束的聚焦位置，以使聚焦光斑能够准确地作用于位于该聚焦位置处的目标工件的表面，实现清洗目标工件的目的。具体地，通过调焦机构130带动变焦镜组110沿主光轴往靠近固定镜组120的方向移动，便能够使得激光发射装置发射的激光束的聚焦位置往远离激光发射装置的方向移动，通过调焦机构130带动变焦镜组110沿主光轴往远离固定镜组120的方向移动，便能够使得激光发射装置发射的激光束的聚焦位置往靠近激光发射装置的方向移动。因此，激光聚焦装置在用于清洗目标工件时，能够实现聚焦光斑的准确定位，从而优化了对目标工件的清洗效果，工程实用性较高，而且操作简单，便于推广使用。

本实施例中，变焦镜组110可以包括第一透镜111，第一透镜111为负透镜。负透镜包括双凹透镜、平凹透镜和凸凹透镜，对激光束均起到发散作用，因此，可以理解的是，本实施例中，第一透镜111可以是双凹透镜、平凹透镜和凸凹透镜中的任意一种。但需要说明的是，当第一透镜111为平凹透镜时，该平凹透镜的平面靠近固定镜组120，凹面远离固定镜组120，当第一透镜111为凸凹透镜时，该凸凹透镜的凸面靠近固定镜组120，凹面远离固定镜组120。

调焦机构130可以包括电机131和机械传动装置132，机械传动装置132分别与变焦镜组110和电机131连接。电机131转动时，便可以通过机械传动装置132带动变焦镜组110在主光轴上移动。其中，机械传动装置132可以是皮带轮、链轮，也可以是齿轮组等，本实施例对此不作具体限制。当机械传动装置132为皮带轮时，皮带轮内侧与电机131的转轴配合，外侧与变焦镜组110连接。

可选地，本实施例中，调焦机构130还包括控制器(图中未示出)，控制器与电机131连接，用于控制电机131转动。控制器中存储有激光束的聚焦位置与变焦镜组110位置的对应关系，也即，存储有激光束的聚焦位置与电机131的转动方向和转动圈数的对应关系。为方便操作，本实施例中，调焦机构130还可以包括输入设备(图中未示出)，输入设备与控制器连接，用于输入聚焦位置，也即，激光发射装置发射的激光束的束腰位置与该激光束的聚焦光斑位置的间隔距离。实际应用中，该间隔距离可以通过激光测距系统获得，因此，可以理解的是，本实施例中，控制器也可以直接与激光测距系统通信，获得该间隔距离。

进一步地，本实施例中，固定镜组120包括至少一个正透镜，以对经变焦镜组110出射的激光束起到汇聚作用，正透镜可以是双凸透镜、平凸透镜和凹凸透镜。为了对激光聚焦装置100进行球面像差校正，可选地，本实施例中，固定镜组120包括第二透镜121和第三透镜122，第二透镜121位于变焦镜组110和第三透镜122之间。

本实施例中，第二透镜121可以为凹凸透镜，包括第三表面1211和第四表面1212，第三表面1211为凹面，第四表面1212为凸面，且第三表面1211的球心位于面向入射的激光束的物方空间，第四表面1212的球心同样位于面向入射的激光束的物方空间，经变焦镜组110出射的激光束由第二透镜121的第三表面1211入射后，经第四表面1212出射。如此，利用第三表面1211提供负的球差，第四表面1212提供正的球差，使其相互作用进而减小球面像差。而第三透镜122则可以为双凸透镜、平凸透镜和凹凸透镜中的任意一种。但需要说明的是，当第三透镜122为平凸透镜时，该平凸透镜的平面靠近变焦镜组110，凸面远离变焦镜组110，当第三透镜122为凹凸透镜时，该凹凸透镜的凹面靠近变焦镜组110，凸面远离变焦镜组110。

关于第一透镜111和第三透镜122的具体选择，本实施例中，作为一种实施方式，第一透镜111可以为双凹透镜，包括第一表面1111和第二表面1112，且第一表面1111的球心位于面向入射的激光束的物方空间，第二表面1112的球心位于面向激光束的聚焦目标的像方空间，入射到变焦镜组110的激光束由第一透镜111的第一表面1111入射后，经第二表面1112出射至固定镜组120，具体地，出射至第二透镜121的第三表面1211。第三透镜122可以为平凸透镜，包括第五表面1221和第六表面1222，第五表面1221为平面，第六表面1222为凸面，且第六表面1222的球心位于面向入射的激光束的物方空间，经第二透镜121出射的激光束由第三透镜122的第五表面1221入射后，经第六表面1222出射。

为达到较为理想的聚焦状态，本实施例中，第一透镜111、第二透镜121和第三透镜122所采用的制作材料均为融石英，折射率与阿贝数之比为1.46/67.8。同时，本实施例中，对第一透镜111、第二透镜121和第三透镜122的中心厚度，也即，透镜在光轴上的厚度，以及各表面的曲率半径都根据像差的最佳匹配结果进行了优化设计，其中，第一透镜111的中心厚度为4.00mm，第一透镜111的第一表面1111的曲率半径为201.47mm，且第一表面1111的曲率半径的公差范围为±5％，第二表面1112的曲率半径为201.47mm，且第二表面1112的曲率半径的公差范围为±5％。第二透镜121的中心厚度为9.00mm，第二透镜121的第三表面1211的曲率半径为638.78mm，且第三表面1211的曲率半径的公差范围为±5％，第四表面1212的曲率半径为166.25mm，且第四表面1212的曲率半径的公差范围为±5％。第三透镜122的中心厚度为7.00mm，第三透镜122的第五表面1221的曲率半径为∞，且第五表面1221的曲率半径的公差范围为-6.4e5mm～+6.4e5mm，第六表面1222的曲率半径为237.10mm，且第六表面1222的曲率半径的公差范围为±5％。

此外，本实施例中，第一透镜111的第一表面1111与激光发射装置200发射的激光束的束腰位置的间隔距离范围为181.3mm～185.37mm，对应地，第一透镜111的第二表面1112与第二透镜121的第三表面1211的间隔距离范围为142.63mm～146.70mm，此处，激光发射装置200发射的激光束的束腰位置可以看作是激光发射装置200的激光发射口。进一步地，本实施例中，第二透镜121的第四表面1212与第三透镜122的第五表面1221的间隔距离为7mm。

为避免固定镜组120受损，以增长激光聚焦装置100的使用寿命，可选地，本实施例中，激光聚焦装置100还包括保护镜140，保护镜140设置于固定镜组120的远离变焦镜组110的一侧，用于保护固定镜组120。保护镜140包括第七表面141和第八表面142，第七表面141和第八表面142的曲率半径为∞，也即，保护镜140为平面镜。本实施例中，保护镜140的中心厚度可以为6mm，此外，保护镜140所采用的制作材料也可以为融石英。进一步地，本实施例中，保护镜140的第七表面141与第三透镜122的第六表面1222的间隔距离可以为2mm～7mm。

本实施例中，第二透镜121、第三透镜122、第一透镜111和保护镜140的中心厚度、各表面的曲率半径，以及制作材料信息整合如表1所示。

表1

可选地，本实施例中，变焦镜组110和固定镜组120的表面还设置有激光抗损伤阈值高效增透膜(图中未示出)。鉴于本实施例中，变焦镜组110包括第一透镜111，固定镜组120包括第二透镜121和第三透镜122，因此，可选地，本实施例中，第一透镜111的第一表面1111和第二表面1112、第二透镜121的第三表面1211和第四表面1212，以及第三透镜122的第五表面1221和第六表面1222均设置有激光抗损伤阈值高效增透膜，以增大激光束的透过率。同理，可选地，本实施例中，保护镜140的第七表面141和第八表面142同样设置有激光抗损伤阈值高效增透膜。激光抗损伤阈值高效增透膜不仅具有良好的透过率，而且还具有较高的抗激光损伤阈值，以对第一透镜111、第二透镜121、第三透镜122和保护镜140起到保护作用，从而增长激光聚焦装置100的使用寿命。

请参阅图2，本发明实施例还提供了一种激光系统10，激光系统10包括激光发射装置200和激光聚焦装置100，激光聚焦装置100设置于激光发射装置200的激光发射口，所述激光发射装置200用于产生激光束，所述激光聚焦装置100用于使所述激光发射装置200产生的激光束聚焦到目标位置。本实施例中，激光聚焦装置100可以固定设置于激光发射装置200的激光发射口，也可以可拆卸地设置于激光发射装置200的激光发射口。

此外，本实施例中，激光发射装置200可以是光纤激光器或YAG固体激光器，本实施例对此不作具体限制。

发明人对激光系统10的激光聚焦装置100进行了功能验证，通过调焦机构130带动变焦镜组110在主光轴上移动，以调节间隔距离1和间隔距离2，从而改变激光发射装置200发射的激光束的聚焦位置，不同聚焦位置对应的间隔距离1和间隔距离2如表2所示。其中，聚焦位置以激光发射装置200发射的激光束的束腰位置与该激光束的聚焦光斑位置的间隔距离表示，间隔距离1为激光发射装置200发射的激光束的束腰位置与第一透镜111的第一表面1111的距离，间隔距离2为第一透镜111的第二表面1112与第二透镜121的第三表面1211的距离。

表2

聚焦位置	20m	40m	60m	90m	120m
						间隔距离1	181.30mm	183.74mm	184.55mm	185.09mm	185.37mm
间隔距离2	146.70mm	144.26mm	143.45mm	142.91mm	142.63mm

可见，当需要在20m～120m的范围内调节聚焦位置时，可以在181.30mm～185.37mm之间调节间隔距离1，也即，在142.63mm～146.70mm之间调节间隔距离2。具体地，当需要在20m～40m的范围内调节聚焦位置时，可以在181.30mm～183.74mm之间调节间隔距离1，也即，在144.26mm～146.70mm之间调节间隔距离2，当需要在40m～60m的范围内调节聚焦位置时，可以在183.74mm～184.55mm之间调节间隔距离1，也即，在143.45mm～144.26mm之间调节间隔距离2，当需要在60m～90m的范围内调节聚焦位置时，可以在184.55mm～185.09mm之间调节间隔距离1，也即，在142.91mm～143.45mm之间调节间隔距离2，当需要在90m～120m的范围内调节聚焦位置时，可以在185.09mm～185.37mm之间调节间隔距离1，也即，在142.63mm～142.91mm之间调节间隔距离2。

进一步地，为验证激光聚焦装置100的聚焦状态，还可以采用逆向光学系统对激光聚焦装置100进行成像评估，即以一定聚焦位置处的目标工件为物方，激光束发射方为像方，将激光束由物方到像方进行传播，获得激光聚焦装置100的几何成像点列图和调制传递函数(Modulation Transfer Function，MTF)曲线图，其中，聚焦位置，也即激光发射装置200发射的激光束的束腰位置与该激光束的聚焦光斑位置的间隔距离可以分别设置为20m、40m、60m、90m和120m。通过成像评估获得激光聚焦装置100的几何成像点列图如图3所示，图3中，(a)图表示聚焦位置为20m时的几何成像点列图，(b)图表示聚焦位置为40m时的几何成像点列图，(c)图表示聚焦位置为60m时的几何成像点列图，(d)图表示聚焦位置为90m时的几何成像点列图，(e)图表示聚焦位置为120m时的几何成像点列图，可见，聚焦位置为20m、40m、60m、90m和120m时的成像艾利斑均方根(Root Mean Square，RMS)直径值均小于衍射极限。激光聚焦装置100的MTF曲线图如图4所示，其中横坐标代表空间频率，纵坐标代表MTF值，由图4可知聚焦位置在40m～120m范围内MTF值接近衍射极限，聚焦位置为20m时，MTF值略有下降但高斯聚焦光斑较小，能达到良好的高斯光斑聚焦状态，并且，根据激光聚焦装置100的几何成像点列图和MTF曲线图可知，激光聚焦装置100还实现了良好的像差校正，激光束经光学系统的变换能达到较为理想的聚焦状态。可见，采用激光聚焦装置100能够实现激光束最佳聚焦，具有非接触特点，能满足特殊环境下的安全作业。

为进一步地验证激光聚焦装置100的聚焦光斑特性，还可以具体选用光纤激光器作为光源，对照射在目标工件上的聚焦光斑特性进行分析说明。光纤激光器的纤芯直径为25um，激光束的数值孔径不大于0.09mm，激光束质量BPP为0.7，激光功率在20W～500W范围内，通过激光聚焦装置100对激光束进行变换，得到20m～120m范围内不同聚焦位置的光斑大小和焦深如表3所示，其中，聚焦位置同样以激光发射装置200发射的激光束的束腰位置与该激光束的聚焦光斑位置的间隔距离表示，焦深约定为2倍瑞利距离，根据表3数据可知，聚焦位置在20m～120m范围内的激光光斑均在mm量级，聚焦位置为20m处的激光光束焦深为1.64m，聚焦位置为40m处的激光光束焦深为6.58m，聚焦位置为60m处的激光光束焦深为14.94m，聚焦位置为90m处的激光光束焦深为34.32m，聚焦位置为120m处的激光光束焦深为62.90m，焦深随聚焦位置的远移而增加，而长焦深可以保证激光束在较大范围内实现对焦，可见包括激光聚焦装置100的激光系统10具有较强工程实用性。

表3

聚焦位置	20m	40m	60m	90m	120m
						光斑大小	1.52mm	3.04mm	4.58mm	6.94mm	9.40mm
焦深	±0.82mm	±3.29mm	±7.47mm	±17.16mm	±31.45mm

采用本发明实施例提供的激光系统10来实现激光远程聚焦，并结合可见光瞄准系统和激光测距系统，能够实现聚焦光斑的准确定位，在远距离目标工件的清洗方面优势明显，例如，当应用于高压输电线上的垃圾清除时，只需要将该激光系统10设置于需要清洗的高压输电线的安全距离处，工作时，通过控制调焦机构130调节变焦镜组110的位置，就可以将激光发射装置200发射的激光束较准确地聚焦到需要清洗的高压输电线上，从而实现远程、非接触、高效、安全地清除高压电线上的异物。

综上所述，本发明实施例提供的激光聚焦装置100通过设置调焦机构130带动变焦镜组110沿主光轴移动，调节入射激光束的聚焦位置。这样就可以通过控制调焦机构130来调节变焦镜组110的位置，从而使得入射到该激光聚焦装置100的激光束较准确地聚焦到所需要的位置处，对位于该位置处的目标工件进行清洗，并且有利于提高对目标工件的清洗效果。另外，实际应用时，可以将本发明实施例提供的激光聚焦装置100与激光发射装置200配合组成一种激光聚焦位置可调的激光系统10，以便于实现对不同位置处的目标工件的清洗，工程实用性较高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种激光聚焦装置，其特征在于，所述激光聚焦装置包括变焦镜组、固定镜组和调焦机构；

所述变焦镜组与所述固定镜组耦合，用于使入射的激光束聚焦，以形成聚焦光斑；

所述变焦镜组包括第一透镜，所述第一透镜为负透镜；具体的，所述第一透镜为双凹透镜、平凹透镜和凸凹透镜中的任意一种，所述第一透镜包括第一表面和第二表面，入射到所述变焦镜组的激光束由所述第一透镜的第一表面入射后，经所述第二表面出射至所述固定镜组；且当所述第一透镜为平凹透镜时，所述第一表面为凹面、所述第二表面为平面；且当所述第一透镜为凸凹透镜时，所述第一表面为凹面、所述第二表面为凸面；具体的，当所述第一透镜为双凹透镜时，所述第一透镜的中心厚度为4.00mm，所述第一表面的曲率半径为201.47mm，且所述第一表面的曲率半径的公差范围为±5％，所述第二表面的曲率半径为201.47mm，且所述第二表面的曲率半径的公差范围为±5％；

所述固定镜组包括第二透镜和第三透镜，所述第二透镜和第三透镜均为正透镜，所述第二透镜位于所述变焦镜组和第三透镜之间；

具体的，所述第二透镜为凹凸透镜，包括第三表面和第四表面，所述第三表面为凹面，所述第四表面为凸面，且所述第三表面的球心位于面向入射的激光束的物方空间，所述第四表面的球心同样位于面向入射的激光束的物方空间，经所述变焦镜组出射的激光束由所述第二透镜的第三表面入射后，经所述第四表面出射；所述第二透镜的中心厚度为9.00mm，所述第三表面的曲率半径为638.78mm，且所述第三表面的曲率半径的公差范围为±5％，所述第四表面的曲率半径为166.25mm，且所述第四表面的曲率半径的公差范围为±5％；

所述第三透镜为双凸透镜、平凸透镜和凹凸透镜中的任意一种，包括第五表面和第六表面，经所述第二透镜出射的激光束由所述第三透镜的第五表面入射后，经所述第六表面出射；当所述第三透镜为平凸透镜时，所述第五表面为平面，所述第六表面为凸面；当所述第三透镜为凹凸透镜时，所述第五表面为凹面，所述第六表面为凸面；当所述第三透镜为平凸透镜时，所述第三透镜的中心厚度为7.00mm，所述第五表面的曲率半径为∞，且所述第五表面的曲率半径的公差范围为-6.4e5mm～+6.4e5mm，所述第六表面的曲率半径为237.10mm，且所述第六表面的曲率半径的公差范围为±5％；

所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜所采用的制作材料均为融石英，折射率与阿贝数之比为1.46/67.8；

所述调焦机构与所述变焦镜组连接，用于带动所述变焦镜组沿主光轴移动，以调节所述激光束的聚焦位置。

2.一种激光清洗系统，其特征在于，所述激光清洗系统包括激光发射装置和激光聚焦装置，所述激光聚焦装置设置于所述激光发射装置的激光发射口；

所述激光发射装置用于产生激光束；

所述激光聚焦装置用于使所述激光发射装置产生的激光束聚焦到待清洗的目标位置；

所述激光聚焦装置包括变焦镜组、固定镜组和调焦机构；

所述变焦镜组与所述固定镜组耦合，用于使入射的激光束聚焦，以形成聚焦光斑；

所述变焦镜组包括第一透镜，所述第一透镜为负透镜；具体的，所述第一透镜为双凹透镜、平凹透镜和凸凹透镜中的任意一种，所述第一透镜包括第一表面和第二表面，入射到所述变焦镜组的激光束由所述第一透镜的第一表面入射后，经所述第二表面出射至所述固定镜组；且当所述第一透镜为平凹透镜时，所述第一表面为凹面、所述第二表面为平面；且当所述第一透镜为凸凹透镜时，所述第一表面为凹面、所述第二表面为凸面；

所述固定镜组包括第二透镜和第三透镜，所述第二透镜和第三透镜均为正透镜，所述第二透镜位于所述变焦镜组和第三透镜之间；

具体的，所述第二透镜为凹凸透镜，包括第三表面和第四表面，所述第三表面为凹面，所述第四表面为凸面，且所述第三表面的球心位于面向入射的激光束的物方空间，所述第四表面的球心同样位于面向入射的激光束的物方空间，经所述变焦镜组出射的激光束由所述第二透镜的第三表面入射后，经所述第四表面出射；

所述第三透镜为双凸透镜、平凸透镜和凹凸透镜中的任意一种，包括第五表面和第六表面，经所述第二透镜出射的激光束由所述第三透镜的第五表面入射后，经所述第六表面出射；当所述第三透镜为平凸透镜时，所述第五表面为平面，所述第六表面为凸面；当所述第三透镜为凹凸透镜时，所述第五表面为凹面，所述第六表面为凸面；

所述调焦机构与所述变焦镜组连接，用于带动所述变焦镜组沿主光轴移动，以调节所述激光束的聚焦位置。

3.根据权利要求2所述的激光清洗系统，其特征在于，所述激光清洗系统还包括可见光瞄准系统和激光测距系统，所述可见光瞄准系统和所述激光测距系统用于辅助所述激光束的聚焦光斑定位到目标位置。

4.根据权利要求3所述的激光清洗系统，其特征在于，所述调焦机构包括电机和机械传动装置，所述机械传动装置分别与所述变焦镜组和所述电机连接。

5.根据权利要求4所述的激光清洗系统，其特征在于，所述调焦机构还包括控制器，所述控制器与所述电机连接，用于控制所述电机转动；所述控制器中存储有激光束的聚焦位置与所述变焦镜组位置的对应关系。

6.根据权利要求5所述的激光清洗系统，其特征在于，所述调焦机构还包括输入设备，所述输入设备与控制器连接，用于输入聚焦位置；所述控制器与所述激光测距系统通信，所述聚焦位置通过所述激光测距系统获得，所述聚焦位置为激光发射装置发射的激光束的束腰位置与该激光束的聚焦光斑位置的间隔距离。

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