CN116088187B - 一种紫外红外双波长消色差扩束镜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紫外红外双波长消色差扩束镜，涉及光学镜头技术，包括第一消色差扩束透镜组和第二消色差扩束透镜组，第一消色差扩束透镜组包括一片球面透镜；第二消色差扩束透镜组包括三片球面透镜，三片球面透镜分别沿第二消色差扩束透镜组中的一个球面透镜的主光轴的延伸方向依次排列；第一消色差扩束透镜组和第二消色差扩束透镜组的主光轴共轴。通过第一消色差扩束透镜组进行初步扩束，然后通过第二消色差扩束透镜组进行再次扩束，可以提高光束的扩束倍率；通过合理设置各个镜片的材料，利用冕牌玻璃与火石玻璃相结合的方式达到消除色差的目的，使得所设计的紫外红外波段均能达到理想的扩束倍数，进而实现紫外红外双波长同步扩束的效果。

Description

一种紫外红外双波长消色差扩束镜
技术领域
本发明涉及光学镜头技术领域，具体为一种紫外红外双波长消色差扩束镜。
背景技术
目前，在激光的各种应用中，多会牵涉到对激光光束、光斑的调整问题。随着大气激光雷达技术的不断发展，在实际应用中对消色差扩束镜的需求越来越大，而现有的大部分扩束镜结构简单，很难达到扩束倍数一定以及紫外红外波段消色差同时满足的条件。为此，我们提供一种紫外红外双波长消色差扩束镜。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种紫外红外双波长消色差扩束镜以解决上述问题。
本发明可以通过以下技术方案实现：一种紫外红外双波长消色差扩束镜，包括第一消色差扩束透镜组和第二消色差扩束透镜组，所述第一消色差扩束透镜组包括第一片球面透镜；
所述第二消色差扩束透镜组包括第二片球面透镜、第三片球面透镜和第四片球面透镜，所述第二片球面透镜、第三片球面透镜和第四片球面透镜分别沿第二消色差扩束透镜组中的一个球面透镜的主光轴的延伸方向依次排列设置；
所述第一消色差扩束透镜组和所述第二消色差扩束透镜组的主光轴共轴。
本发明的进一步技术改进在于：第一消色差扩束透镜组与第二消色差扩束透镜组满足以下关系：
其中，F1为第一消色差扩束透镜组的焦距；F2为第二消色差扩束透镜组的焦距。
本发明的进一步技术改进在于：第一消色差扩束透镜组镜片数量为1，第二消色差扩束透镜组镜片数量为3。
本发明的进一步技术改进在于：第一消色差扩束透镜组内的第一片球面透镜具体为弯月透镜，所述弯月透镜的弯月透镜凸面用于接收入射光束的面，弯月透镜凹面为出光面。
本发明的进一步技术改进在于：弯月透镜的焦距为负值。
本发明的进一步技术改进在于：在第二消色差扩束透镜组中，所述第二片球面透镜具体为平凸透镜，所述第三片球面透镜具体为双凹透镜，所述第四片球面透镜具体为双凸透镜。
本发明的进一步技术改进在于：平凸透镜的平凸透镜平面用于接收第一消色差扩束透镜组的出射光的面，平凸透镜的平凸透镜凸面为出光面；
双凹透镜的双凹透镜凹面一为接收平凸透镜出射光的面，双凹透镜的双凹透镜凹面二为出射光的面；
双凸透镜的双凸透镜凸面一为接收双凹透镜出射光的面，双凸透镜的双凸透镜凸面二为出射光的面。
本发明的进一步技术改进在于：双凸透镜的双凸透镜凸面一的曲率半径大于双凸透镜凸面二的曲率半径。
本发明的进一步技术改进在于：第二消色差扩束镜组整体长度为40mm至70mm，整个紫外红外双波长消色差扩束镜整体长度为170mm至220mm。
本发明的进一步技术改进在于：第一片球面透镜、第二片球面透镜、第三片球面透镜和第四片球面透镜采用JGS1或氟化钙。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
通过第一消色差扩束透镜组进行初步扩束，然后通过第二消色差扩束透镜组进行再次扩束，可以提高光束的扩束倍率；通过合理设置各个镜片的材料，利用冕牌玻璃与火石玻璃相结合的方式达到消除色差的目的，使得所设计的紫外红外波段均能达到理想的扩束倍数，进而实现紫外红外双波长同步扩束的效果。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明分别对波长为355nm和1064nm的激光扩束后的各视场点光束出射发散角偏差示意图。
图中：A1、第一消色差扩束透镜组；A2、第二消色差扩束透镜组；L11、弯月透镜；L21、平凸透镜；L22、双凹透镜；L23、双凸透镜；101、弯月透镜凸面；102、弯月透镜凹面；201、平凸透镜平面；202、平凸透镜凸面；203、双凹透镜凹面一；204、双凹透镜凹面二；205、双凸透镜凸面一；206、双凸透镜凸面二。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
请参阅图1所示，一种紫外红外双波长消色差扩束镜，包括第一消色差扩束透镜组A1和第二消色差扩束透镜组A2，两个镜组的主光轴共轴设置，其中，第一消色差扩束透镜组A1的入光面用于接收入射光束，第二消色差扩束透镜组A2设置在第一消色差扩束透镜组A1的出光侧；
第一消色差扩束透镜组A1与第二消色差扩束透镜组A2满足以下关系：
其中，F1为第一消色差扩束透镜组A1的焦距；F2为第二消色差扩束透镜组A2的焦距。
第一消色差扩束透镜组A1内的球面透镜镜片数量为1，第二消色差扩束透镜组A2的球面透镜的镜片数量为3；
整个消色差扩束镜整体长度为170mm至220mm，其中第二消色差扩束镜组A2整体长度为40mm至70mm；
下面以本发明的一实施例来加以说明：
本实施例中入射光的光斑直径为11mm，波长为355nm、1064nm。
射光束的面，弯月透镜凹面102为弯月透镜L11的出光面。
第一消色差扩束透镜组A1中的弯月透镜L11的直径满足以下条件：D11＝24mm；D11为弯月透镜L11的直径，弯月透镜L11的通光直径大于11mm。
第一消色差扩束透镜组A1满足以下关系：F1＝-38。
第二消色差扩束透镜组A2包括3片沿主光轴的延伸方向依次排列设置的透镜，具体为主光轴共轴设置的平凸透镜L21、双凹透镜L22、以及双凸透镜L23，其中，平凸透镜平面201为用于接收第一消色差扩束透镜组A1的出射光的面；平凸透镜凸面202为平凸透镜L21的出光面；双凹透镜L22设置在平凸透镜L21的出光侧，且双凹透镜凹面一203为接收平凸透镜L21出射光的面，双凹透镜凹面二204为双凹透镜L22的出光面；双凸透镜L23设置在双凹透镜L22的出光侧，且双凸透镜凸面一205为接收双凹透镜L22的出射光的面，双凸透镜凸面二206为双凸透镜L23的出光面。
平凸透镜L21的焦距为正值；双凹透镜L22的焦距为负值；双凸透镜L23的焦距为正值。
第二消色差扩束透镜组A2满足以下关系：F2＝217mm。
第二消色差扩束透镜组A2中的平凸透镜L21、双凹透镜L22、以及双凸透镜L23的直径满足以下条件：
D21＝72mm，D22＝70mm，D23＝74mm，其中，D21为平凸透镜L21的直径，D22为双凹透镜L22的直径；D23为双凸透镜L23的直径。
另外，平凸透镜L21、双凹透镜L22、双凸透镜L23材料为氟化钙、JGS1和氟化钙。
在实际应用中，双凸透镜凸面一205的曲率半径大于双凸透镜凸面二206的曲率半径。在本实施例中，该扩束镜的光学尺寸L等于200mm。
图2为本发明实施例提供的一种扩束镜头对波长为355nm和1064nm的激光扩束后的各视场点光束出射发散角偏差示意图，在图2中，左侧为0mrad视场点处两波长光斑综合示意图，右侧为1mrad视场时两波长光斑综合示意图，二者RMS(Root Mean Square，均方根)偏差小于0.01mrad。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种紫外红外双波长消色差扩束镜，其特征在于：包括第一消色差扩束透镜组(A1)和第二消色差扩束透镜组(A2)，所述第一消色差扩束透镜组(A1)包括第一片球面透镜；
所述第二消色差扩束透镜组(A2)包括第二片球面透镜、第三片球面透镜和第四片球面透镜，所述第二片球面透镜、第三片球面透镜和第四片球面透镜分别沿第二消色差扩束透镜组(A2)中的一个球面透镜的主光轴的延伸方向依次排列设置；
所述第一消色差扩束透镜组(A1)和所述第二消色差扩束透镜组(A2)的主光轴共轴；
所述第一消色差扩束透镜组镜片数量为1，第二消色差扩束透镜组镜片数量为3；
所述第一消色差扩束透镜组(A1)内的第一片球面透镜具体为弯月透镜(L11)，所述弯月透镜(L11)的弯月透镜凸面(101)用于接收入射光束的面，弯月透镜凹面(102)为出光面；
在第二消色差扩束透镜组(A2)中，所述第二片球面透镜具体为平凸透镜(L21)，所述第三片球面透镜具体为双凹透镜(L22)，所述第四片球面透镜具体为双凸透镜(L23)；
所述平凸透镜(L21)的平凸透镜平面(201)用于接收第一消色差扩束透镜组(A1)的出射光的面，所述平凸透镜(L21)的平凸透镜凸面(202)为出光面；
所述双凹透镜(L22)的双凹透镜凹面一(203)为接收平凸透镜(L21)出射光的面，所述双凹透镜(L22)的双凹透镜凹面二(204)为出射光的面；
所述双凸透镜(L23)的双凸透镜凸面一(205)为接收双凹透镜(L22)出射光的面，所述双凸透镜(L23)的双凸透镜凸面二(206)为出射光的面；
所述双凸透镜(L23)的双凸透镜凸面一(205)的曲率半径大于双凸透镜凸面二(206)的曲率半径；
所述第一片球面透镜、第二片球面透镜、第三片球面透镜和第四片球面透镜采用JGS1或氟化钙。
2.根据权利要求1所述的一种紫外红外双波长消色差扩束镜，其特征在于，所述第一消色差扩束透镜组(A1)与第二消色差扩束透镜组(A2)满足以下关系：
其中，F1为第一消色差扩束透镜组(A1)的焦距；F2为第二消色差扩束透镜组(A2)的焦距。
3.根据权利要求1所述的一种紫外红外双波长消色差扩束镜，其特征在于，所述弯月透镜(L11)的焦距为负值。
4.根据权利要求1所述的一种紫外红外双波长消色差扩束镜，其特征在于，所述第二消色差扩束镜组(A2)整体长度为40mm至70mm，整个紫外红外双波长消色差扩束镜整体长度为170mm至220mm。
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