CN114442289A - 一种高功率激光照射变焦光学系统 - Google Patents

一种高功率激光照射变焦光学系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114442289A
CN114442289A CN202111655024.7A CN202111655024A CN114442289A CN 114442289 A CN114442289 A CN 114442289A CN 202111655024 A CN202111655024 A CN 202111655024A CN 114442289 A CN114442289 A CN 114442289A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
optical system
irradiation
power laser
laser irradiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111655024.7A
Other languages
English (en)
Inventor
范淑静
杨亚林
王世先
李国俊
杨欣凯
秦建峰
闫学纯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Costar Group Co Ltd
Original Assignee
Henan Costar Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan Costar Group Co Ltd filed Critical Henan Costar Group Co Ltd
Priority to CN202111655024.7A priority Critical patent/CN114442289A/zh
Publication of CN114442289A publication Critical patent/CN114442289A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/143—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only
    • G02B15/1435—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being negative
    • G02B15/143507—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being negative arranged -++
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0071—Beam steering, e.g. whereby a mirror outside the cavity is present to change the beam direction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高功率激光照射变焦光学系统，包括激光器，在激光器发射的光轴上设有透镜Ⅰ作为前固定组、透镜Ⅱ作为变焦组、透镜Ⅲ作为后固定组。通过采用变焦光学设计、高功率激光技术、非球面设计、二元衍射面设计等技术，构成一种新型的三组三片式，焦距为530毫米‑550毫米，F数为8的高功率激光照射变焦光学系统，该系统既实现对不同距离目标的照射要求，又可根据要求调整扩束角度，解决不同照射距离照射光斑大小一致的难题，实现不同距离的目标销毁要求，在实际应用中，效果良好。

Description

一种高功率激光照射变焦光学系统
技术领域
本发明属于光学设计技术领域，具体涉及一种高功率激光照射变焦光学系统。
背景技术
随着高功率光纤激光技术的快速发展，激光照射变焦镜头以它特有的结构简单、性能稳定可靠、视场转换快等优势，越来越广泛的应用于不同距离的救援切割、烧毁布料、目标毁伤等。
利用高功率光纤激光进行照射的光学系统对远、近距离目标毁伤作业时，如何实现不同距离的照射要求、同时满足系统对不同照射距离照射光斑大小一致的使用要求成为设计的难点。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的三组三片式的高功率激光照射变焦光学系统，采用变焦光学设计、高功率激光技术、非球面设计、二元衍射面设计等技术，该系统既实现对不同距离目标的照射要求，又可根据要求调整扩束角度，解决不同照射距离照射光斑大小一致的难题，实现不同距离的目标销毁要求。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高功率激光照射变焦光学系统，包括激光器，所述激光器发射的光轴上设有透镜Ⅰ作为前固定组、透镜Ⅱ作为变焦组、透镜Ⅲ作为后固定组；
其中激光器的波长为1064nm或1053nm或1080nm；
所述透镜Ⅰ为凸面向前的负弯月透镜；
透镜Ⅱ为凸面向后的二元衍射面正弯月透镜；
透镜Ⅲ为凸面向后的正弯月透镜；
通过轴向移动透镜Ⅱ能够实现系统焦距的连续变化，透镜Ⅲ作为后固定组实现大小视场状态下系统的像差平衡。
进一步的，所述二元衍射面的系统参数为：半径：-78.6mm ；厚度：7mm ；口径：54mm。
所述高功率激光照射变焦光学系统的焦距为530mm-550mm，F数为8。
采用上述设计的高功率激光照射变焦光学系统，具有以下优点：该光学系统采用变焦光学设计、高功率激光技术、非球面设计、二元衍射面设计等技术，既实现对不同距离目标的照射要求，又可根据要求调整扩束角度，解决不同照射距离照射光斑大小一致的难题，实现不同距离的目标销毁要求；结构简单、易于加工和推广。
附图说明
图1所示为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。
参照图1所示，一种高功率激光照射变焦光学系统，包括激光器，在激光器发射的光轴上设有透镜Ⅰ作为前固定组、透镜Ⅱ作为变焦组、透镜Ⅲ作为后固定组；
其中激光器的波长为1064nm或1053nm或1080nm；
透镜Ⅰ为凸面向前的负弯月透镜；
透镜Ⅱ为凸面向后的二元衍射面正弯月透镜；
透镜Ⅲ为凸面向后的正弯月透镜；
通过轴向移动透镜Ⅱ能够实现系统焦距的连续变化，透镜Ⅲ作为后固定组实现大小视场状态下系统的像差平衡。
二元衍射面的系统参数为：半径：-78.6mm ；厚度：7mm ；口径：54mm。该高功率激光照射变焦光学系统的焦距为530mm-550mm，F数为8。
按照上述方案，设计了一种波长分别为1080nm的高功率激光照射变焦光学系统，其系统参数如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中*为二元衍射面，其相位参数如下：
Figure 990928DEST_PATH_IMAGE002
式中M为衍射级数，N为衍射面多项式系数，Ai为衍射面多项式的系数，ρ为衍射面的口径。
其中衍射面数据如下：
M N A1 A2 A3 A4 A5 A6
1 6 -55.6 60.9 -197.4 310.1 -225.2 59.22
该系统既实现了对不同距离的照射要求，又实现了根据不同距离调整扩束角度，解决不同照射距离照射光斑大小一致的难题。
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，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高功率激光照射变焦光学系统，其特征在于：包括激光器，所述激光器发射的光轴上设有透镜Ⅰ作为前固定组、透镜Ⅱ作为变焦组、透镜Ⅲ作为后固定组；
其中激光器的波长为1064nm或1053nm或1080nm；
所述透镜Ⅰ为凸面向前的负弯月透镜；
透镜Ⅱ为凸面向后的二元衍射面正弯月透镜；
透镜Ⅲ为凸面向后的正弯月透镜；
通过轴向移动透镜Ⅱ能够实现系统焦距的连续变化，透镜Ⅲ作为后固定组实现大小视场状态下系统的像差平衡。
2.根据权利要求1所述的高功率激光照射变焦光学系统，其特征在于：所述二元衍射面的系统参数为：半径：-78.6mm ；厚度：7mm ；口径：54mm。
3.根据权利要求2所述的高功率激光照射变焦光学系统，其特征在于：所述高功率激光照射变焦光学系统的焦距为530mm-550mm，F数为8。
CN202111655024.7A 2021-12-31 2021-12-31 一种高功率激光照射变焦光学系统 Pending CN114442289A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111655024.7A CN114442289A (zh) 2021-12-31 2021-12-31 一种高功率激光照射变焦光学系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111655024.7A CN114442289A (zh) 2021-12-31 2021-12-31 一种高功率激光照射变焦光学系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114442289A true CN114442289A (zh) 2022-05-06

Family

ID=81365659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111655024.7A Pending CN114442289A (zh) 2021-12-31 2021-12-31 一种高功率激光照射变焦光学系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114442289A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114442293A (zh) * 2021-12-29 2022-05-06 河南中光学集团有限公司 一种激光照明扩束变焦光学系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004221560A (ja) * 2002-12-25 2004-08-05 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザ照射方法およびレーザ照射装置、並びに半導体装置の作製方法
CN106054361A (zh) * 2015-04-03 2016-10-26 株式会社腾龙 光学系统及摄像装置
CN111856712A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 南京波长光电科技股份有限公司 一种扫描幅面可调的新型激光扫描光学系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004221560A (ja) * 2002-12-25 2004-08-05 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザ照射方法およびレーザ照射装置、並びに半導体装置の作製方法
CN106054361A (zh) * 2015-04-03 2016-10-26 株式会社腾龙 光学系统及摄像装置
CN111856712A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 南京波长光电科技股份有限公司 一种扫描幅面可调的新型激光扫描光学系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114442293A (zh) * 2021-12-29 2022-05-06 河南中光学集团有限公司 一种激光照明扩束变焦光学系统
CN114442293B (zh) * 2021-12-29 2023-09-12 河南中光学集团有限公司 一种激光照明扩束变焦光学系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203786376U (zh) F-θ物镜
CN203696236U (zh) 多光束整形激光加工系统
CN114442289A (zh) 一种高功率激光照射变焦光学系统
CN103846547A (zh) 多光束整形激光加工系统
CN102004319B (zh) 一种紫外变倍扩束镜
CN103576316A (zh) 一种红外激光变倍扩束系统及激光加工设备
CN102262282B (zh) 紫外激光聚焦镜头、激光打标机及激光刻划机
CN117215078A (zh) 一种基于光束整形的可变发散角激光照明镜头
CN106873168A (zh) 一种应用于半导体激光器光束整形的透镜
CN107807451B (zh) 一种便携式可变焦点长度光学系统
CN101887173B (zh) 紫外激光变倍扩束镜
CN206696535U (zh) 一种双波长激光连续变倍扩束镜
CN218657326U (zh) 一种多焦点的激光剥蚀系统
CN103576317B (zh) 一种紫外激光变倍扩束系统及激光加工设备
CN116430599A (zh) 一种激光无线传能系统及建立方法
CN114326055B (zh) 一种大扫描角度的红外场镜
CN204178041U (zh) 可变倍率扩束镜头
CN116482866A (zh) 一种适用于工件表面处理的可变光斑激光整形系统
CN114442293B (zh) 一种激光照明扩束变焦光学系统
CN216576047U (zh) 像散校正装置及激光加工系统
CN110018565B (zh) 一种提高超快激光光束聚焦能力的方法和装置
CN211180426U (zh) 一种用于调节激光发散角的光学系统
CN111323926B (zh) 高斯光束整形镜、光学系统及其应用
CN112404704A (zh) 变倍激光扩束镜及激光加工系统
CN112130304A (zh) 一种无热化激光发射镜头

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220506

RJ01 Rejection of invention patent application after publication