CN207318859U - 一种可见光激光变倍扩束镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种可见光激光变倍扩束镜。包括沿入射光线传输方向设置的第一透镜，第二透镜，第三透镜以及第四透镜，其中所述的第一透镜 L1 为双凹型负透镜，第二透镜 L2 为双凸型正透镜，第三透镜 L3 为凹凸型负透镜，第四透镜 L4 为凹凸型负透镜；该可见光激光变倍扩束镜入光直径Φ＝1mm，波长λ＝632.8nm。本实用新型的可见光激光变倍扩束镜整体结构紧凑，利用该变倍扩束镜，可使得激光聚焦系统得到较大的像方孔径角，而极大地提高激光聚焦时焦点处的能量密度；且由于激光光束的扩束倍数可以随时进行调节，可以针对不同激光器输出的不同激光参数而使用同一种光学应用系统进行加工。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种激光应用光学元件，特别一种可见光激光变倍扩束镜。
背景技术
在激光加工过程中，光学扩束镜占有非常重要的地位，根据拉氏不变量
(Lagrange) 定理：
J＝nDθ＝n′D′θ′
其中：n和n′表示光学系统在介质中的折射率，当介质为空气时，n＝n′＝1，D和 D′表示光学系统的入瞳直径和出瞳直径；θ和θ′表示入射光的视场角和出射光的视场角，当视场角很小时，可以用弧度来表示，由上式可见，当出射的激光束有发散角时，即θ较大时，通过扩束镜由 D → D′，即放大β＝ D′ /D 倍，都可使激光束的发散角缩小β倍，从而达到改变激光光束的目的。
一般的激光束出光直径都很小（约Φ＝1mm 左右），为此，要直接聚焦这么细的光束，其瑞利斑就很大，据瑞利斑公式：
瑞利斑直径δ＝2.44λf/D
因此，D 越小，δ就越大，这样会大大地降低了系统的加工精度。鉴于以上两个基本要求，激光加工的光学系统一般都要配用扩束镜。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可见光激光变倍扩束镜，其整体结构紧凑，利用该变倍扩束镜，可使得激光聚焦系统得到较大的像方孔径角，而极大地提高激光聚焦时焦点处的能量密度；且由于激光光束的扩束倍数可以随时进行调节，可以针对不同激光器输出的不同激光参数而使用同一种光学应用系统进行加工。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种可见光激光变倍扩束镜，包括沿入射光线传输方向设置的第一透镜，第二透镜，第三透镜以及第四透镜，所述第一透镜 L1为双凹型负透镜，第二透镜 L2 为双凸型正透镜，第三透镜 L3 为凹凸型负透镜，第四透镜L4 为凹凸型负透镜；该可见光激光变倍扩束镜的入光直径Φ＝1mm，波长λ＝632.8nm。
在本实用新型一实施例中，所述第一透镜与第二透镜在光轴上的间距为d2，且d2的取值范围为：4.40mm ≤ d2≤ 7.3mm；所述第二透镜与第三透镜组合成固定组，在光轴上的间距为d4固定不变，d4取值为1mm；所述第三透镜与第四透镜在光轴上的距离为d6，d6的取值范围为：80.5mm ≤ d6≤ 197.4mm；且d2、d4与d6的公差范围为5％。
在本实用新型一实施例中，所述d2=7.3mm，所述d6=80.5mm时，该可见光激光变倍扩束镜的扩束倍率为5；所述d2=6.6mm，所述d6=153.5mm时，该可见光激光变倍扩束镜的扩束倍率为10。
在本实用新型一实施例中，所述d2=5.8mm，所述d6=178mm，该可见光激光变倍扩束镜的扩束倍率为15。
在本实用新型一实施例中，所述d2=5.13mm，所述d6=190mm，该可见光激光变倍扩束镜的扩束倍率为20。
在本实用新型一实施例中，所述的d2=4.4mm，所述d6=197.4mm，该可见光激光变倍扩束镜的扩束倍率为25。
在本实用新型一实施例中，所述第一透镜包括曲率半径分别为 R1、R2 的两个曲面 S1、S2，其光轴上的中心厚度为d1，其中R1取-26.2mm，R2 取2.8mm，d1取2mm，且 d1公差范围5％。
在本实用新型一实施例中，所述第二透镜包括曲率半径分别为 R3、R4 的两个曲面 S3、S4，其光轴上的中心厚度为 d3，其中 R3取7.8mm，R4取-6.5mm，d3取2.5mm，且 d3公差范围5％。
在本实用新型一实施例中，所述第三透镜包括曲率半径分别为 R5、R6 的两个曲面 S5、S6，其光轴上的中心厚度为d5，其中R5取-4.3mm，R6取-23.1mm，d5取2.5mm，且 d5公差范围5％。
在本实用新型一实施例中，所述第四透镜包括曲率半径分别为 R7、R8 的两个曲面 S7、S8，其光轴上的中心厚度为 d7，其中R7取-2599.6mm，R8取-158.1mm，d7取5mm，且 d7公差范围 5％。
相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的可见光激光变倍扩束镜整体结构非常紧凑，利用该变倍扩束镜，可使得激光聚焦系统得到较大的像方孔径角，而极大地提高激光聚焦时焦点处的能量密度，并且提高激光的加工效率。
附图说明
图1是本实用新型可见光激光变倍扩束镜的光学系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。
参照图1，本发明提供一种可见光激光变倍扩束镜，其包括沿入射光线传输方向设置的第一透镜，第二透镜，第三透镜以及第四透镜，其中所述的第一透镜 L1 为双凹型负透镜，第二透镜 L2 为双凸型正透镜，第三透镜 L3 为凹凸型负透镜，第四透镜 L4 为凹凸型负透镜。该可见光激光变倍扩束镜入光直径Φ＝ 1mm，波长λ＝632.8nm。
所述的第一透镜 L1 包括曲率半径分别为 R1、R2 的两个曲面 S 1、S2，其光轴上的中心厚度d1，其材料为Nd1( 折射率):Vd1( 阿贝数) ；第二透镜L2 包括曲率半径分别为R3、 R4 的两个曲面S3、S4，其光轴上的中心厚度d3，材料为Nd3:Vd3 ；第三透镜L3 包括曲率半径分别为 R5，R6 的两个曲面 S5、S6，其光轴上的中心厚度 d5，材料为 Nd5:Vd5。第四透镜L4 包括曲率半径分别为 R7，R8 的两个曲面 S7、S8，其光轴上的中心厚度 d7，材料为Nd7:Vd7。
第一透镜 L1 与第二透镜 L2 在光轴上的间距为 d2，第二透镜 L2 与第三透镜L3 在光轴上的间距为 d4。第三透镜 L3 与第四透镜 L4 在光轴上的间距为 d6。
本发明的可见光激光变倍扩束镜的具体数据参数分别如下所示，其中：
Φ＝1mm，β＝5-25 ，λ＝ 632.8nm
其中Φ入为本发明的可见光激光变倍扩束镜入光直径，β为扩束倍数，λ为波长。
当所述d2=7.3mm，所述d6=80.5mm，本实用新型可见光激光变倍扩束镜的扩束倍率为5；
当所述d2=6.6mm，所述d6=153.5mm，本实用新型可见光激光变倍扩束镜的扩束倍率为10。
当所述d2=5.8mm，所述d6=178mm，本实用新型可见光激光变倍扩束镜的扩束倍率为15。
当所述d2=5.13mm，所述d6=190mm，本实用新型可见光激光变倍扩束镜的扩束倍率为20。
当所述的d2=4.4mm，所述d6=197.4mm，本实用新型可见光激光变倍扩束镜的扩束倍率为25。
以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种可见光激光变倍扩束镜，其特征在于：包括沿入射光线传输方向设置的第一透镜，第二透镜，第三透镜以及第四透镜，所述第一透镜 L1为双凹型负透镜，第二透镜 L2 为双凸型正透镜，第三透镜 L3 为凹凸型负透镜，第四透镜 L4 为凹凸型负透镜；该可见光激光变倍扩束镜的入光直径Φ＝1mm，波长λ＝632.8nm。
2.根据权利要求 1 所述的一种可见光激光变倍扩束镜，其特征在于：所述第一透镜与第二透镜在光轴上的间距为d2，且d2的取值范围为：4.40mm ≤ d2≤ 7.3mm；所述第二透镜与第三透镜组合成固定组，在光轴上的间距为d4固定不变，d4取值为1mm；所述第三透镜与第四透镜在光轴上的距离为d6，d6的取值范围为：80.5mm ≤ d6≤ 197.4mm；且d2、d4与d6的公差范围为5％。
3.根据权利要求 2 所述的一种可见光激光变倍扩束镜，其特征在于：所述d2=7.3mm，所述d6=80.5mm时，该可见光激光变倍扩束镜的扩束倍率为5；所述d2=6.6mm，所述d6=153.5mm时，该可见光激光变倍扩束镜的扩束倍率为10。
4.根据权利要求 2 所述的一种可见光激光变倍扩束镜，其特征在于：所述d2=5.8mm，所述d6=178mm，该可见光激光变倍扩束镜的扩束倍率为15。
5.根据权利要求 2 所述的一种可见光激光变倍扩束镜，其特征在于：所述d2=5.13mm，所述d6=190mm，该可见光激光变倍扩束镜的扩束倍率为20。
6.根据权利要求 2 所述的一种可见光激光变倍扩束镜，其特征在于：所述的d2=4.4mm，所述d6=197.4mm，该可见光激光变倍扩束镜的扩束倍率为25。
7.根据权利要求 1 所述的一种可见光激光变倍扩束镜，其特征在于：所述第一透镜包括曲率半径分别为 R1、R2 的两个曲面 S1、S2，其光轴上的中心厚度为d1，其中R1取-26.2mm，R2 取2.8mm，d1取2mm，且 d1公差范围5％。
8.根据权利要求 1所述的一种可见光激光变倍扩束镜，其特征在于：所述第二透镜包括曲率半径分别为 R3、R4 的两个曲面 S3、S4，其光轴上的中心厚度为 d3，其中 R3取7.8mm，R4取-6.5mm，d3取2.5mm，且 d3公差范围5％。
9.根据权利要求1所述的一种可见光激光变倍扩束镜，其特征在于：所述第三透镜包括曲率半径分别为 R5、R6 的两个曲面 S5、S6，其光轴上的中心厚度为d5，其中R5取-4.3mm，R6取-23.1mm，d5取2.5mm，且 d5公差范围5％。
10.根据权利要求1所述的一种可见光激光变倍扩束镜，其特征在于：所述第四透镜包括曲率半径分别为 R7、R8 的两个曲面 S7、S8，其光轴上的中心厚度为 d7，其中R7取-2599.6mm，R8取-158.1mm，d7取5mm，且 d7公差范围 5％。
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