CN216561248U - 一种紫外激光定倍扩束系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种紫外激光定倍扩束系统，包括沿光束入射方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；第一透镜、第二透镜和第三透镜位于同一光轴上；第一透镜为平凹负透镜，其凹面朝向光线的入射方向；第二透镜为弯月型负透镜，其凸面朝向光线的入射方向；第三透镜为平凸正透镜，其凸面背向光线的入射方向。通过设置第一透镜、第二透镜和第三透镜，第一透镜为平凹负透镜，第二透镜为弯月型负透镜，第三透镜为平凸正透镜，使得该紫外激光定倍扩束系统可以将入射的紫外激光束扩束至5倍后仍然是一束成像质量高的平行光束；该紫外激光定倍扩束系统采用了一个弯月透镜、一个平凹透镜和一个平凸透镜，即六个光学表面中，有两个为平面，加工成本较低。
Description
技术领域
本申请涉及激光扩束系统技术领域，尤其涉及一种紫外激光定倍扩束系统。
背景技术
激光加工技术的应用日益普遍，激光器发出的激光束一般为毫米级别，在激光精密加工领域，激光器经过设备外光路一系列光学器件的反射和聚焦将光束聚焦到微米尺寸去对材料进行加工。如果将激光器发出的激光束直接照射到外光路光学器件上，会存在如下问题：1、激光器光斑较小，能量相对集中，容易对外光路光学器件造成损坏；2、聚焦镜在激光束进行聚焦时难以达到更小尺寸的微米级别；扩束系统的出现解决了上述问题，激光器发出的激光具有一定的发散角，其经过扩束系统扩束后形成准直(平行)光束，然后照射到聚焦镜上可获得细小的高功率密度光斑。
传统的扩束系统的成本都比较高。例如申请号为CN201010102516.9的发明专利公开了一种应用于紫外激光的定倍扩束系统，其采用了两个弯月型透镜和一个平凸镜，而弯月型透镜的加工成本较高。为此，本申请提出一种紫外激光定倍扩束系统。
发明内容
本申请的目的是针对以上问题，提供一种紫外激光定倍扩束系统。
本申请提供一种紫外激光定倍扩束系统，包括：沿光束入射方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜位于同一光轴上；
所述第一透镜为平凹负透镜，其凹面朝向光线的入射方向；
所述第二透镜为弯月型负透镜，其凸面朝向光线的入射方向；
所述第三透镜为平凸正透镜，其凸面背向光线的入射方向。
根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述第一透镜的凹面的曲率半径为-12.61mm；所述第二透镜的凸面的曲率半径为88.91mm；所述第二透镜的凹面的曲率半径为72.30mm；所述第三透镜的凸面的曲率半径为-54.38mm。
根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述第一透镜在光轴上的中心厚度为4mm，其公差范围为±7％；所述第二透镜在光轴上的中心厚度为3mm，其公差范围为±30％；所述第三透镜在光轴上的中心厚度为3.5mm，其公差范围为5％。
根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的间距为96.48mm；所述第二透镜与所述第三透镜在光轴上的间距为2.5mm。
根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的折射率相同，均为1.46。
根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的阿贝数相同，均为67.8。
根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述光束为激光波长为355nm的紫外激光束。
根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述紫外激光定倍扩束系统的扩束倍数为5。
与现有技术相比，本申请的有益效果：通过设置第一透镜、第二透镜和第三透镜这三片透镜，其中第一透镜为平凹负透镜，第二透镜为弯月型负透镜，第三透镜为平凸正透镜，即三片透镜以“负-负-正”的顺序依次排列，使得该紫外激光定倍扩束系统可以将入射的紫外激光束扩束至5倍后仍然是一束成像质量高的平行光束；该紫外激光定倍扩束系统采用了一个弯月透镜、一个平凹透镜和一个平凸透镜，即六个光学表面中，有两个为平面，加工成本较低，成像质量高；此外，该紫外激光定倍扩束系统的系统总长约为110mm，长度相对较短，体积小，节省空间。
附图说明
图1为本申请实施例提供的紫外激光定倍扩束系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的紫外激光定倍扩束系统的波前图；
图3为本申请实施例提供的紫外激光定倍扩束系统的调制传递函数MTF图；
图4为本申请实施例提供的紫外激光定倍扩束系统的弥散斑图。
图中所述文字标注表示为：
L1-第一透镜；L2-第二透镜；L3-第三透镜；
S1～S6为透镜的各个表面。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。
请参考图1，本实施例提供一种紫外激光定倍扩束系统，包括第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3；所述第一透镜L1、所述第二透镜L2和所述第三透镜L3位于同一光轴上，并且依次沿光束入射方向设置。
所述第一透镜L1为平凹负透镜，其两个表面分别为S1和S2，其中凹面即表面S1朝向光线的入射方向，表面S1的曲率半径为-12.61mm；平面即表面S2背向光线的入射方向，表面S2的曲率半径为∞；所述第一透镜L1在光轴上的中心厚度即表面S1与表面S2在光轴上的面间隔为4mm，其公差范围为±7％。
所述第二透镜L2为弯月型负透镜，其两个表面分别为S3和S4，其中凸面即表面S3朝向光线的入射方向，表面S3的曲率半径为88.91mm；凹面即表面S4背向光线的入射方向，表面S4的曲率半径为72.30mm；所述第二透镜L2在光轴上的中心厚度即表面S3与表面S4在光轴上的面间隔为3mm，其公差范围为±30％。
所述第三透镜L3为平凸正透镜，其两个表面分别为S5和S6，其中平面即表面S5朝向光线的入射方向，表面S5的曲率半径为∞；凸面即表面S6背向光线的入射方向，表面S6的曲率半径为-54.38mm；所述第三透镜L3在光轴上的中心厚度即表面S5与表面S6在光轴上的面间隔为3.5mm，其公差范围为±5％。本实施例提供的紫外激光定倍扩束系统的公差容限相对较大，更容易获得较高的成像质量。
进一步的，所述第一透镜L1与所述第二透镜L2在光轴上的间距为96.48mm；所述第二透镜L2与所述第三透镜L3在光轴上的间距为2.5mm。
进一步的，所述第一透镜L1、所述第二透镜L2和所述第三透镜L3的材料相同，其Nd(折射率)/Vd(阿贝数)为1.46/67.8。
表1为本申请所述紫外激光定倍扩束系统的光学结构参数：
表1
该紫外激光定倍扩束系统所接收的入射光束为激光波长为355nm的紫外激光束，该紫外激光定倍扩束系统的扩束倍数为5。
该紫外激光定倍扩束系统，通过设置第一透镜、第二透镜和第三透镜这三片透镜，其中第一透镜为平凹负透镜，第二透镜为弯月型负透镜，第三透镜为平凸正透镜，即三片透镜以“负-负-正”的顺序依次排列，使得该紫外激光定倍扩束系统可以将入射的紫外激光束扩束至5倍后仍然是一束成像质量高的平行光束；该紫外激光定倍扩束系统采用了一个弯月透镜、一个平凹透镜和一个平凸透镜，即六个光学表面中，有两个为平面，加工成本较低；此外，该紫外激光定倍扩束系统的系统总长约为110mm，相对较短，节省空间。
下面对本申请提供的紫外激光定倍扩束系统的效果做进一步详细的描述，其中图2为波前图，图3为调制传递函数MTF图；图4为弥散斑图。
入射光为球面波，其经过该紫外激光定倍扩束系统后，所得到的波前图如图2所示，从图2可以看出，其PV值(峰谷值)为0，也就是说入射光经过该紫外激光定倍扩束系统后的波前几乎接近于球面波，即入射光经过该紫外激光定倍扩束系统后未改变其波前形状。
从图3和图4可以发现，该紫外激光定倍扩束系统达到了衍射极限，MTF良好，弥散斑的尺寸最大为2um，且在艾里斑内，成像质量高，接近理想光斑。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种紫外激光定倍扩束系统，其特征在于，包括：沿光束入射方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜位于同一光轴上；
所述第一透镜为平凹负透镜，其凹面朝向光线的入射方向；
所述第二透镜为弯月型负透镜，其凸面朝向光线的入射方向；
所述第三透镜为平凸正透镜，其凸面背向光线的入射方向。
2.根据权利要求1所述的紫外激光定倍扩束系统，其特征在于，所述第一透镜的凹面的曲率半径为-12.61mm；所述第二透镜的凸面的曲率半径为88.91mm；所述第二透镜的凹面的曲率半径为72.30mm；所述第三透镜的凸面的曲率半径为-54.38mm。
3.根据权利要求1所述的紫外激光定倍扩束系统，其特征在于，所述第一透镜在光轴上的中心厚度为4mm，其公差范围为±7％；所述第二透镜在光轴上的中心厚度为3mm，其公差范围为±30％；所述第三透镜在光轴上的中心厚度为3.5mm，其公差范围为5％。
4.根据权利要求1所述的紫外激光定倍扩束系统，其特征在于，所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的间距为96.48mm；所述第二透镜与所述第三透镜在光轴上的间距为2.5mm。
5.根据权利要求1所述的紫外激光定倍扩束系统，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的折射率相同，均为1.46。
6.根据权利要求1所述的紫外激光定倍扩束系统，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜的阿贝数相同，均为67.8。
7.根据权利要求1所述的紫外激光定倍扩束系统，其特征在于，所述光束为激光波长为355nm的紫外激光束。
8.根据权利要求1所述的紫外激光定倍扩束系统，其特征在于，所述紫外激光定倍扩束系统的扩束倍数为5。
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| CN202123423056.2U CN216561248U (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种紫外激光定倍扩束系统 |
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| CN202123423056.2U CN216561248U (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种紫外激光定倍扩束系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116365364A (zh) * | 2023-02-06 | 2023-06-30 | 无锡亮源激光技术有限公司 | 一种多波长激光束合束装置 |
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2021
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