采用两个倍率可调透镜的扩束器制造技术

一种可变扩束器，包括具有可通过控制电路(230)调节的第一焦距(f1)得而第一透镜(210)和具有可通过所述控制电路(230)调节的第二焦距(f2)的第二透镜(220)，其中控制电路(230)调节第一焦距(f1)和第二焦距(f2)，以使得第一焦距和第二焦距的总和(f1+f2)等于第一透镜(210)和第二透镜(220)相隔的固定距离(L)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2013年8月22日提交的序列号为61/868,909的申请中的美国临时专利申请的优先权。美国临时专利申请61/868,909的公开内容以全文引用的方式并入本文。
本专利技术通常涉及扩束器，更具体涉及能够电控其中的输出光束尺寸的可变扩束器。
技术介绍
光线或激光扩束器是一种允许平行光线或激光由输入光束尺寸扩展为更大输出光束尺寸的装置。扩束器通常用于降低发散度。另外一种常见用途是扩大光束，然后利用另外的镜片聚焦，以减小光斑的尺寸。多个扩束器用于许多科学和工程应用中，利用它们的输出光束进行测量。它们的光束放大倍率，没有影响色彩和故意回避焦点，适用于从小至显微镜到大至天文测量的多种应用。在很多应用中，需要调节光束尺寸或扩张比。现有的可变扩束器通常由旋转来实现要求的扩张比，而固定扩束器则设有滑动准直调节装置。但是，这些光束尺寸或扩张比的调节包含机械运动，其导致系统迟缓、庞大和笨重。基于旋转的扩束器还由于透镜光轴相对于作为整体的系统光轴的有限对中性，容易受到不佳的对准误差影响。利用液体透镜能够降低该误差。因此，需要一种紧凑的、无需旋转或滑动就能够实现更快、更便捷的扩束操作的可变扩束器。此外，传统的扩束器需要手动校准来降低光束的发散或会聚度。因此，还需要一种自动地执行此校准的设备。
技术实现思路
本专利技术的一实施例提供了可变扩束器，包括第一透镜，所述第一透镜具有可通过控制电路调节的第一焦距；第二透镜，所述第二透镜具有可通过所述控制电路调节的第二焦距，其中所述第一透镜和所述第二透镜相隔一固定距离，其中所述控制电路被配置为适应所述第一焦距和第二焦距，以使得第一焦距和第二焦距的总和等于所述固定距离。本专利技术的另一实施例提供了一种可变扩束器，包括第一透镜，所述第一透镜具有可通过控制电路调节的第一焦距，所述第一透镜的光轴设置在第一垂直方向；可变扩束器，包括第一透镜，所述第一透镜具有可通过控制电路调节的第一焦距，所述第二透镜的光轴设置在第二垂直方向；第一反射镜；第二反射镜；第三反射镜；以及第四反射镜，其中第一反射镜被配置为引导从所述可变扩束器的输入端光束在第一垂直方向上穿过第一透镜；其中所述第二反射镜被配置为引导穿过了第一透镜的光束至第三反射镜；其中所述第三反射镜被配置为将来自第二反射镜的光束引导在第二垂直方向上穿过第二透镜；其中所述第四反射镜被配置为将穿过第二透镜的光束引导至所述可变扩束器的输出端；其中所述控制电路被设置为调节所述第一焦距和第二焦距，以使得第一焦距和第二焦距的总和等于从第一透镜到第二反射镜、从第二反射镜到第三反射镜、从第三反射镜到第二透镜的路径的总和。本专利技术的另一实施例提供了一种可变扩束器的运作方法，所述可变扩束器包括第一透镜，所述第一透镜具有可通过控制电路调节的第一焦距；第二透镜，所述第二透镜具有可通过所述控制电路调节的第二焦距，其中所述第一透镜和所述第二透镜相隔一固定距离，所述方法包括利用所述控制电路调节第一焦距和第二焦距，以使得第一焦距和第二焦距的总和等于所述固定距离。附图说明图1表示扩束器的原理。图2表示根据本专利技术的实施例的可变扩束器。图3表示根据本专利技术的实施例的可变扩束器。图4表示根据本专利技术的实施例，光束尺寸如何根据焦点位置而变化。图5表示衍射导致的光束半径作为从设备出口光阑的距离的函数。图6表示根据一实施例优化的光束半径作为从设备出口光阑的距离的函数。具体实施方式根据本专利技术原理的示例性实施例描述应当结合附图理解，附图是整个文字描述的一部分。在此公开的本专利技术实施例的描述仅用于便于阐明本专利技术，而并非旨在以任何方式限制本专利技术的范围。关系词，例如“较低”、“较高”、“水平的”、“垂直的”、“高于”、“低于”、“上”、“下”、“顶部”和“底部”及其衍生用语应当被解释为参考涉及的附图。这些关系词仅用于方便描述，除非有明确的表述，否则并不要求装置按照特定的方向制造或操作。词语，例如“附”、“贴”、“连接”、“耦合”、“相互连接”以及涉及类似关系，除非另有明确说明，在上述关系中，结构通过直接或间接干涉的结构，彼此相互固定或连接，并且两者都可动或刚性附着或联系。而且，通过参考实施例说明本专利技术的特征和优点。因此，本专利技术不应当受到描述了一些可能的非限制性的特征组合的实施例限制，其中所述特征可以单独存在或存在其他的特征组合中；本专利技术的范围由所附的权利要求定义。本专利技术描述了最佳方式或目前预期的实践本专利技术的方式。这些描述不应当被理解为一种限制，而是以示例性目的提供仅通过引用附图表现本专利技术的示例，以引导一个本领域技术人员了解本专利技术的优势和结构。在附图的各种视图中，相同的标号指示相同或相似的部分。扩束器是用于增加激光光束或其他光的光束的直径的光学透镜组件。通常有两种常见的扩束器类型，即开普勒(Kepler)扩束器和伽利略(Galileo)扩束器。图1(A)所示为具有两个正透镜110、120或透镜组的开普勒扩束器(Keplerbeamexpander)或者叫开普勒型扩束器(Keplerianbeamexpander)。光束尺寸为D1的平行光束进入透镜110，并且聚焦在距透镜110的距离为f1的焦点X上。所述点X还是透镜120的焦点，并且距透镜120的距离为f2。光束从透镜120处出现，其光束尺寸为D2。D2/D1的比例被称为扩束倍率M。其可以由M＝D2/D1＝f2/f1表示简单的几何关系。图1(B)所示为伽利略扩束器或者伽利略型扩束器(Galileanbeamexpander)，其都具有负透镜130和正透镜140，或者具有透镜系统。在上述情况下，点X为虚焦点，即光线光束并非在物理上聚焦。在开普勒型配置中，中间焦点产生均匀强度的高级参考波。因此，开普勒激光扩束器应用于需要利用空间滤波的针孔的中间焦点的干涉测量及其他应用。伽利略激光扩束器没有内部焦点，并且长度通常较短。它们在焦点上产生非常高级别的能量，通常用于材料加工应用。开普勒型扩束器和伽利略型扩束器都提供被称为扩束倍率M的放大类型。在该倍率放大光束直径的尺寸后，光束的发散被同样倍率地缩小了。所述组合产生的光线光束或激光光束，不仅尺寸上更大并且高度准直。通常情况下，还为光束的全角扩展(fullangularspread)提供光束发散规格。尽管这些光束随距离的增长而变小，附属焦距选项(additionalfocusingoptions)能够用于提供更小的光点尺寸。如上所述，现有的可变扩束器涉及机械运动，使得系统变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变扩束器，包括：第一透镜(210)，所述第一透镜(210)具有能够通过控制电路(230)调节的第一焦距；第二透镜(220)，所述第二透镜(220)具有能够通过控制电路(230)调节的第二焦距；其中所述第一透镜(210)和所述第二透镜(220)相隔一固定距离；并且其中所述控制电路配置为调节所述第一焦距和第二焦距，以使得所述第一焦距和第二焦距的总和等于所述固定距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.22 US 61/868,9091.一种可变扩束器，包括：
第一透镜(210)，所述第一透镜(210)具有能够通过控制电路(230)调节的第一焦距；
第二透镜(220)，所述第二透镜(220)具有能够通过控制电路(230)调节的第二焦距；
其中所述第一透镜(210)和所述第二透镜(220)相隔一固定距离；并且
其中所述控制电路配置为调节所述第一焦距和第二焦距，以使得所述第一焦距和第二焦距的
总和等于所述固定距离。
2.根据权利要求1所述的可变扩束器，其中第一透镜和第二透镜为凸透镜。
3.根据权利要求1所述的可变扩束器，其中第一透镜和第二透镜中的一者为凹透镜，其余
为凸透镜。
4.根据权利要求1所述的可变扩束器，其中第一焦距和第二焦距能够在大约从45mm至120mm
的范围内调节。
5.根据权利要求1所述的可变扩束器，其中所述可变扩束器具有大约从0.38至2.67的连
续的扩束倍率。
6.根据权利要求1所述的可变扩束器，其中第一透镜和第二透镜为液晶透镜。
7.根据权利要求1所述的可变扩束器，其中第一透镜和第二透镜为电调透镜。
8.根据权利要求1所述的可变扩束器，其中第一透镜和第二透镜为液体透镜。
9.根据权利要求1所述的可变扩束器，其中第一透镜和第二透镜为不同类型的电可调透镜。
10.根据权利要求1所述的可变扩束器，还包括查询表，所述查询表包含电可调透镜的焦距
和控制电路施加到透镜的电流之间的对应关系。
11.根据权利要求10所述的可变扩束器，其中所述对应关系是基于施加的电流所产生的热而
调节。
12.根据权利要求11所述的可变扩束器，其中根据电可调透镜执行器的电阻测量推导得到所
产生的热。
13.根据权利要求11所述的可变扩束器，其中利用安装在电可调透镜的执行器上的热敏电阻
来测量所产生的热。
14.一种可变扩束器，包括：
第一透镜(302)，所述第一透镜(302)具有能够通过控制电路(230)调节的第一焦距，所
述第一透镜的光轴设置在第一垂直方向；
第二透镜(305)，所述第一透镜(305)具有能够通过控制电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·约翰斯通，J·S·布鲁克，P·查维斯，E·利泽尔，
申请(专利权)人：统雷有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US