CN213399085U - 大变倍比激光整形缩束准直镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大变倍比激光整形缩束准直镜头，涉及光学镜头领域，解决光学仪器需要对激光光束以大变倍比整形准直缩束的问题。镜头沿光轴从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、光阑、具有正光焦度的第三透镜和具有负光焦度的第四透镜；第三透镜的凸面和第四透镜的凹面都是偶次非球面，第一透镜和第二透镜为标准面。本实用新型利用仅四片透镜，基于非球面与球面相结合设计了大变倍比整形缩束准直镜头的光学系统，出射光束的均匀度上有非常显著的提高，能将大口径的高斯光束整形为平顶光束，并在较长范围内保持均匀分布。

Description

大变倍比激光整形缩束准直镜头

技术领域

本实用新型涉及一种光学镜头领域，尤其涉及一种大变倍比激光整形缩束准直镜头。

背景技术

激光是现代光学仪器常用的一种光源。在光学仪器搭建中，依据光路常常需要对激光光斑进行大变倍比扩束或者缩束，并且常常需要整形成能量均匀分布的准直光斑。如何得到大变倍比激光整形缩束镜头，是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种大变倍比激光整形缩束准直镜头。

本实用新型为解决技术问题所采用的技术方案如下：

大变倍比激光整形缩束准直镜头，包括沿光轴从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、光阑、具有正光焦度的第三透镜和具有负光焦度的第四透镜；其中，所述第三透镜的凸面和所述第四透镜的凹面都是偶次非球面，所述第一透镜和所述第二透镜为球面透镜；所述镜头将激光器发出的高斯光束整形缩束准直为所需光束口径的均匀强度平顶光束。

进一步地，所述激光器为出射可见或近红外多种波长的连续激光的激光器。

进一步地，所述镜头的缩束比大于10。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的大变倍比激光整形缩束准直镜头，通过第三透镜的凸面和第四透镜的凹面都是偶次非球面，可以很好的对高斯光束进行整形。基于非球面与球面相结合设计的大变倍整形准直缩束镜头的光学系统，出射光束得到大变倍比的缩小，且出射光束的均匀度有非常显著的提高。本实用新型使用较少透镜片数、仅两种光学材料，能将大口径的高斯光束整形为小口径的平顶光束，并在较长范围内保持平顶分布。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的大变倍比激光整形缩束准直镜头的光学结构图。

图2为本实用新型实施例提供的大变倍比激光整形缩束准直镜头的光路图。

图3为本实用新型实施例提供的大变倍比激光整形缩束准直镜头的入射相对照度图。

图4为本实用新型实施例提供的大变倍比激光整形缩束准直镜头的出射相对照度图。

附图标记说明：

1、第一透镜；2、第二透镜；3、光阑；4、第三透镜；5、第四透镜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

如图1-2所示，本实用新型提供的大变倍比整形缩束准直镜头，沿光轴从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第一透镜1、具有负光焦度的第二透镜2、光阑3、具有正光焦度的第三透镜4和具有负光焦度的第四透镜5；其中，所述第三透镜4的凸面和第四透镜5的凹面都是偶次非球面，所述第一透镜1和所述第二透镜2为球面透镜；所述镜头将激光器发出的高斯光束整形缩束准直为所需光束口径的均匀强度平顶光束。

本实施例的技术方案，通过球面透镜和非球面透镜的搭配，从而实现对激光光束的整形与大变倍缩束准直。

本实施例的大变倍整形准直缩束镜头的入射光束口径为30mm，出射光束口径为2mm，总长为132.422mm。本实施例的镜头从物方(OBJ)到像方(IMA)的所有的透镜的每个面的表面类型、曲率半径、厚度、折射率以及阿贝常数等相关参数如表1所示。

表1所有的透镜的每个面的相关参数

上表中，STO对应光阑3，面序号3和4对应第一透镜1，面序号5和6第二透镜2，面序号8和9对应第三透镜4，面序号10和11对应第四透镜5。

各镜面的非球面系数如表2所示。

表2镜面的非球面系数

面序号	圆锥系数	a2	a3	a4
					9	1.208	1.754E-04	2.084E-06	2.833E-08
10	4.278	9.448E-03	5.282E-03	-4.076E-03

E代表科学记号。

同时，本实施例中的偶次非球面镜面公式满足：

上式中：h表示透镜表面上各点的Y轴坐标值；c为透镜表面的曲率半径r的倒数；k为圆锥系数，a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆为高阶非球面系；Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距离非球面顶点的距离矢量高度。

本实用新型采用的激光器为出射可见或近红外多种波长的连续激光的激光器，如图1、2所示，第一片非球面透镜通过对入射光束的空间能量进行重新分布，打乱各孔径区域光线的分布，使得在第二片透镜处的光束具有平顶分布，第二片非球面透镜通过将原本准直的入射高斯光束均匀化后，准直输出，完成激光束的空间整形。

如图3、4所示，从激光器发出的强度呈不均匀分布的大口径高斯光束经过大变倍整形缩束准直镜头后被整形为均匀准直分布的平顶光束。镜头的缩束比大于10。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.大变倍比激光整形缩束准直镜头，其特征在于，包括沿光轴从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第一透镜(1)、具有负光焦度的第二透镜(2)、光阑(3)、具有正光焦度的第三透镜(4)和具有负光焦度的第四透镜(5)；其中，所述第三透镜(4)的凸面和所述第四透镜(5)的凹面都是偶次非球面，所述第一透镜(1)和所述第二透镜(2)为球面透镜；所述镜头将激光器发出的高斯光束整形缩束准直为所需光束口径的均匀强度平顶光束。

2.根据权利要求1所述的大变倍比激光整形缩束准直镜头，其特征在于，所述激光器为出射可见或近红外多种波长的连续激光的激光器。

3.根据权利要求1所述的大变倍比激光整形缩束准直镜头，其特征在于，所述镜头的缩束比大于10。

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