CN209215750U - 一种线光斑激光远场聚焦发射天线 - Google Patents

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张栋
李卫森
姚永庆
李川
李晓芹
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Abstract

本实用新型公开了一种线光斑激光远场聚焦发射天线，包括柱透镜组和主扩束系统，柱透镜组和主扩束系统依次沿光轴方向设置，其中柱透镜组靠近激光器设置；所述的柱透镜组包括平凹柱透镜和平凸柱透镜，所述主扩束系统包括前组次镜、后组次镜、第一主镜和第二主镜；所述前组次镜和后组次镜组合焦距为负，第一主镜和第二主镜的组合焦距为正。本实用新型通过柱透镜组、次镜组和主镜组依次设置将激光远距离聚焦为所需尺寸的线条型光斑，聚焦光斑激光会聚功率密度高，从而提高激光利用效率。同时，线条光斑可以沿高压线缆方向，从而提高激光束对于高压线缆作用范围，提高电力设备除冰效率。

Description

一种线光斑激光远场聚焦发射天线
技术领域
本实用新型涉及激光远距离聚焦设备技术领域，尤其涉及一种线光斑激光远场聚焦发射天线。
背景技术
目前，为了减少覆冰灾害对电力设备的影响，自20世纪70年代起，我国就开展了大量的电线除冰技术设备研究工作。
激光具有能量传输效率高，定向发射等特点，通过发射天线将高功率激光投放到高空结冰的电力设备表面，激光的能量分别被冰层和电力设备表面吸收，覆冰层将被分割成小块，与电力设备表面接触的冰层被融化，覆冰由于重力作用而脱落。国内外已开发出多种大功率激光除冰设备。但是，现有激光除冰设备发射天线通常采用望远镜无焦发射模式，即激光传输到远场时，就会发散为较大圆形激光光斑，而在具体除冰时对激光能量利用效率大大降低，较大圆形激光光斑中激光能量密度降低，从而最终会导致激光除冰效率低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种线光斑激光远场聚焦发射天线，能够实现激光远距离聚焦为所需尺寸的线条型光斑，激光会聚功率密度大大提高，大大提高激光利用效率和除冰效率。
本实用新型采用的技术方案为：
一种线光斑激光远场聚焦发射天线，包括柱透镜组和主扩束系统，柱透镜组和主扩束系统依次沿光轴方向设置，其中柱透镜组靠近激光器设置；所述的柱透镜组包括平凹柱透镜1和平凸柱透镜2，所述主扩束系统包括前组次镜3、后组次镜4、第一主镜5和第二主镜6；所述前组次镜3和后组次镜4组合焦距为负，第一主镜5和第二主镜6的组合焦距为正。
所述的平凹柱透镜1沿光轴方向可移动设置，平凹柱透镜1和平凸柱透镜2间距调节用于只改变激光某一方向发散角度。
所述的前组次镜3沿光轴方向可移动设置，前组次镜3和后组次镜4间距调节用于改变主扩束系统焦距，实现激光光斑不同距离远场聚焦。
所述的平凹柱透镜1和前组次镜3均分别通过螺杆沿光轴方向可移动设置。
本实用新型通过柱透镜组、次镜组和主镜组依次设置将激光远距离聚焦为所需尺寸的线条型光斑，聚焦光斑激光会聚功率密度高，从而提高激光利用效率。同时，线条光斑可以沿高压线缆方向，从而提高激光束对于高压线缆作用范围，提高电力设备除冰效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型包括柱透镜组和主扩束系统，柱透镜组和主扩束系统依次沿光轴方向设置，其中柱透镜组靠近激光器设置；所述的柱透镜组包括平凹柱透镜1和平凸柱透镜2，所述主扩束系统包括前组次镜3、后组次镜4、第一主镜5和第二主镜6；所述前组次镜3和后组次镜4组合焦距为负，第一主镜5和第二主镜6的组合焦距为正。
所述的平凹柱透镜1沿光轴方向可移动设置，平凹柱透镜1和平凸柱透镜2间距调节用于只改变激光某一方向发散角度。
所述的前组次镜3沿光轴方向可移动设置，前组次镜3和后组次镜4间距调节用于改变主扩束系统焦距，实现激光光斑不同距离远场聚焦。
所述的平凹柱透镜1和前组次镜3均分别通过螺杆沿光轴方向可移动设置。
一种线光斑激光远场聚焦发射光学系统，总体光学系统布局如图1所示。
本发明包括柱透镜组和主扩束系统，柱透镜组包括平凹柱透镜1和平凸柱透镜2，主扩束系统包括前组次镜3、后组次镜4、主镜5和主镜6；柱透镜组和主扩束系统均沿光轴方向设置，平凹柱透镜1和前组次镜3均沿光轴方向可移动设置，前组次镜3和后组次镜4组合焦距为负，主镜5和主镜6的组合焦距为正。
激光束依次通过柱透镜组和可调焦主扩束系统，实现激光远场线光斑聚焦发射；平凹柱透镜1和平凸柱透镜2间距调节可以只改变激光某一方向发散角度；前组次镜3和后组次镜4间距调节可以改变主扩束系统焦距，实现激光光斑不同距离远场聚焦。由于可调焦柱透镜组使得激光束两个方向发散角度不同，远场聚焦之后实现聚焦光斑为线条形状。根据照射目标距离和所属激光聚焦光斑尺寸，可以实时调节平凹柱透镜1和前组次镜3，从而控制两个方向激光光斑尺寸。
应用实例1：比如可以实现激光发射光束50m-300m范围内，激光照射到目标焦斑尺寸10mm*50mm，激光功率1000W，则激光功率密度200W/cm2,这种激光功率密度不会损害高压线缆，同时激光照射时，线形激光聚焦光斑可以一次作用在50mm长度的覆冰高压线缆，从而既提高了除冰设备的激光传输能量密度，又提高了除冰设备工作效率。
（1）激光远场聚焦光学系统 将常用的无焦激光扩束系统次镜分裂为前组次镜和后组次镜，通过调节前组次镜和后组次镜之间间隔改变光学系统焦距，实现激光束会聚到不同距离位置，提高激光照射到远处目标的能量密度。
（2）线光斑激光远场发射光学系统 在激光发射系统中加入柱透镜组，柱透镜组由平凹柱透镜和平凸柱透镜组成。通过调节柱透镜间隔改变激光束其中一个方向发散角，从而将远场激光聚焦光斑单方向扩展为线条光斑。
通过专利技术中所阐述的技术特点，本光学发射天线实现将激光远距离聚焦为所需尺寸的线条型光斑，聚焦光斑激光会聚功率密度高，从而提高激光利用效率。同时，线条光斑可以沿高压线缆方向，从而提高激光束对于高压线缆作用范围，提高电力设备除冰效率。

Claims (4)

1.一种线光斑激光远场聚焦发射天线，其特征在于：包括柱透镜组和主扩束系统，柱透镜组和主扩束系统依次沿光轴方向设置，其中柱透镜组靠近激光器设置；所述的柱透镜组包括平凹柱透镜（1）和平凸柱透镜（2），所述主扩束系统包括前组次镜（3）、后组次镜（4）、第一主镜（5）和第二主镜（6）；所述前组次镜（3）和后组次镜（4）组合焦距为负，第一主镜（5）和第二主镜（6）的组合焦距为正。
2.根据权利要求1所述的一种线光斑激光远场聚焦发射天线，其特征在于：所述的平凹柱透镜（1）沿光轴方向可移动设置，平凹柱透镜（1）和平凸柱透镜（2）间距调节用于只改变激光某一方向发散角度。
3.根据权利要求2所述的一种线光斑激光远场聚焦发射天线，其特征在于：所述的前组次镜（3）沿光轴方向可移动设置，前组次镜（3）和后组次镜（4）间距调节用于改变主扩束系统焦距，实现激光光斑不同距离远场聚焦。
4.根据权利要求3所述的一种线光斑激光远场聚焦发射天线，其特征在于：所述的平凹柱透镜（1）和前组次镜（3）均分别通过螺杆沿光轴方向可移动设置。
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