自适应不同工作距离的光束整形器制造技术

本实用新型专利技术揭示了一种自适应不同工作距离的光束整形器，至少包括长度小于或等于80mm的镜筒以及设置在所述镜筒内的三组光学透镜，该整形器以所述镜筒为基础，所述镜筒从物方到像方依次为由融石英制成的透镜输入组、透镜固定组以及透镜补偿组；所述透镜固定组固设在所述镜筒内，所述透镜输入组和透镜补偿组可相对所述透镜固定组前后移动，以实现不同距离激光平行传输。本实用新型专利技术的有益效果主要体现在：结构简单，设计巧妙，通过透镜输入组和透镜补偿组相对透镜固定组的距离调节，以达到适应不同工作距离的目的，同时，可确保激光平行传输。

【技术实现步骤摘要】
自适应不同工作距离的光束整形器
本技术涉及激光整形
，具体而言，尤其涉及一种自适应不同工作距离的光束整形器。
技术介绍
现代高功率固体激光器，需要有效和灵活的光束强度分布来优化MOPA设计中的泵浦和放大。一个普遍的问题是，晶体泵浦过程中受到多模二次谐波的辐照，中心区域的高峰值光强很可能破坏TI:Sapphire晶体。因此，这就给激光器带来很多限制，诸如光束质量、光束稳定性和输出功率等。变换泵浦光束为均匀的平顶光，将能有效克服上述难题，提供高性能的输出激光。在运用于激光加工时，往往要求其能保持距离的准直行。然而平顶光的波前对于传播距离很敏感，很容易造成波形的变化。对于TEM00的激光光束传播来说，除了尺寸会稍有改变，是能一直保持较好的高斯分布。不过对于平顶光强的激光束，在后续传播过程中，不仅光束尺寸会改变，而且横截面光强分布轮廓也会有较大变化。如图1所示，随着传播距离的改变，平顶光强变成了类似于高斯的分布，甚至还会形成中心有一定凹陷的逆高斯分布。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种自适应不同工作距离的光束整形器。本技术的目的通过以下技术方案来实现：一种自适应不同工作距离的光束整形器，至少包括长度小于或等于80mm的镜筒以及设置在所述镜筒内的三组光学透镜，该整形器以所述镜筒为基础，所述镜筒从物方到像方依次为由融石英制成的透镜输入组、透镜固定组以及透镜补偿组；所述透镜固定组固设在所述镜筒内，所述透镜输入组和透镜补偿组可相对所述透镜固定组前后移动，以实现不同距离激光平行传输。优选的，所述透镜输入组为融石英制成的第一透镜，所述第一透镜的中心厚度为2.8～3.2mm，直径为13.8～14.2mm，物侧面曲率为15～16mm，像侧面曲率为自由曲面，ROC＝17.56，K＝-44.904，A4＝2.348E-04，A6＝-3.684E-06，A8＝4.434E-08，A10＝-2.337E-10。优选的，所述透镜固定组为融石英制成的第二透镜，所述第二透镜的中心厚度为2.8～3.2mm，直径为8.8～9.2mm，物侧面曲率为-12～-11mm，像侧面曲率为-13～-12mm。优选的，所述透镜补偿组由从物方到像方依次为融石英制成的第三透镜和第四透镜组成，所述第三透镜和第四透镜相距2.8～3.2mm，所述第三透镜的中心厚度为2.8～3.2mm，物侧面直径为6.3～6.5mm，曲率为-2～-1mm，像侧面直径为7.8～8.2mm，曲率为-4～-3mm；所述第四透镜的中心厚度为1.8～2.2mm，直径为7.8～8.2mm，物侧面曲率为自由曲面，ROC＝1250.0，K＝-1.232，A4＝8.456E-04，A6＝-1.526E-05，A8＝-5.373E-08，A10＝-2.995E-08，像侧面曲率为-10～-9mm。优选的，当所述第一透镜与第二透镜之间的距离为35.6mm，所述第二透镜与第三透镜之间距离为19.99mm时，所述光束整形器的出射光平行传输距离为20mm。优选的，当所述第一透镜与第二透镜之间的距离为36.954mm，所述第二透镜与第三透镜之间距离为18.248mm时，所述光束整形器的出射光平行传输距离为200mm。优选的，当所述第一透镜与第二透镜之间的距离为38.223mm，所述第二透镜与第三透镜之间距离为16.65mm时，所述光束整形器的出射光平行传输距离为400mm。优选的，当所述第一透镜与第二透镜之间的距离为39.204mm，所述第二透镜与第三透镜之间距离为15.449mm时，所述光束整形器的出射光平行传输距离为600mm。优选的，当所述第一透镜与第二透镜之间的距离为40.112mm，所述第二透镜与第三透镜之间距离为14.352mm时，所述光束整形器的出射光平行传输距离为800mm。优选的，当所述第一透镜与第二透镜之间的距离为41.203mm，所述第二透镜与第三透镜之间距离为13.044mm时，所述光束整形器的出射光平行传输距离为1000mm。本技术的有益效果主要体现在：1、结构简单，设计巧妙，通过透镜输入组和透镜补偿组相对透镜固定组的距离调节，以达到适应不同工作距离的目的，同时，可确保激光平行传输；2、所有透镜均由熔融石英制成，可适应较高功率的激光环境，避免镜片被打坏。附图说明下面结合附图对本技术技术方案作进一步说明：图1：平顶光随传播距离变化示意图；图2：本技术的结构示意图；图3：当工作距离20mm时，截面曲线模拟图和能量接受面模拟图；图4：当工作距离200mm时，截面曲线模拟图和能量接受面模拟图；图5：当工作距离400mm时，截面曲线模拟图和能量接受面模拟图；图6：当工作距离600mm时，截面曲线模拟图和能量接受面模拟图；图7：当工作距离800mm时，截面曲线模拟图和能量接受面模拟图；图8：当工作距离1000mm时，截面曲线模拟图和能量接受面模拟图。具体实施方式以下将结合附图所示的具体实施方式对本技术进行详细描述。但这些实施方式并不限于本技术，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本技术的保护范围内。如图2所示，本技术揭示了一种自适应不同工作距离的光束整形器，至少包括长度小于或等于80mm的镜筒1以及设置在所述镜筒1内的三组光学透镜2，该整形器以所述镜筒1为基础，所述镜筒1从物方到像方依次为由融石英制成的透镜输入组3、透镜固定组4以及透镜补偿组5。所述透镜固定组4由压圈(图中未示出)压紧在所述镜筒1内，所述透镜输入组3和透镜补偿组5可相对所述透镜固定组4前后移动，以实现不同距离激光平行传输，其最大可实现最长光路长度达到1000mm的准直，完全适用于市场上大多数的激光系统，具有较广的适用性。本技术中，所述所述透镜输入组3为第一透镜31，所述第一透镜31的中心厚度为3mm，直径为14mm，物侧面曲率为15.356mm，像侧面曲率为自由曲面，ROC＝17.56，K＝-44.904，A4＝2.348E-04，A6＝-3.684E-06，A8＝4.434E-08，A10＝-2.337E-10。本技术中，所述透镜固定组4为第二透镜41，所述第二透镜41的中心厚度为2.8～3.2mm，直径为8.8～9.2mm，物侧面曲率为-12～-11mm，像侧面曲率为-13～-12mm。优选的，所述第二透镜41的中心厚度为3mm，直径为9mm，物侧面曲率为-11.158mm，像侧面曲率为-12.108mm。本技术中，所述透镜补偿组5由从物方到像方依次为第三透镜51和第四透镜52组成，所述第三透镜51和第四透镜52相距2.8～3.2mm，所述第三透镜的中心厚度为2.8～3.2mm，物侧面直径为6.3～6.5mm，曲率为-2～-1mm，像侧面直径为7.8～8.2mm，曲率为-4～-3mm；所述第四透镜52的中心厚度为1.8～2.2mm，直径为7.8～8.2mm，物侧面曲率为自由曲面，像侧面曲率为-9.188mm。优选的，所述第三透镜51和第四透镜52相距3mm，所述第三透镜的中心厚度为3mm，物侧面直径为6.4mm，曲率为-1.601mm，像侧面直径为8mm，曲率为-3.994mm；所述第四透本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自适应不同工作距离的光束整形器，其特征在于：至少包括长度小于或等于80mm的镜筒（1）以及设置在所述镜筒（1）内的三组光学透镜（2），该整形器以所述镜筒（1）为基础，所述镜筒（1）从物方到像方依次为由融石英制成的透镜输入组（3）、透镜固定组（4）以及透镜补偿组（5）；所述透镜固定组（4）固设在所述镜筒（1）内，所述透镜输入组（3）和透镜补偿组（5）可相对所述透镜固定组（4）前后移动，以实现不同距离激光平行传输。

【技术特征摘要】
1.自适应不同工作距离的光束整形器，其特征在于：至少包括长度小于或等于80mm的镜筒（1）以及设置在所述镜筒（1）内的三组光学透镜（2），该整形器以所述镜筒（1）为基础，所述镜筒（1）从物方到像方依次为由融石英制成的透镜输入组（3）、透镜固定组（4）以及透镜补偿组（5）；所述透镜固定组（4）固设在所述镜筒（1）内，所述透镜输入组（3）和透镜补偿组（5）可相对所述透镜固定组（4）前后移动，以实现不同距离激光平行传输。2.根据权利要求1所述的自适应不同工作距离的光束整形器，其特征在于：所述透镜输入组（3）为融石英制成的第一透镜（31），所述第一透镜（31）的中心厚度为2.8~3.2mm，直径为13.8~14.2mm，物侧面曲率为15~16mm，像侧面曲率为自由曲面，ROC=17.56，K=-44.904，A4=2.348E-04，A6=-3.684E-06，A8=4.434E-08，A10=-2.337E-10。3.根据权利要求2所述的自适应不同工作距离的光束整形器，其特征在于：所述透镜固定组（4）为融石英制成的第二透镜（41），所述第二透镜（41）的中心厚度为2.8~3.2mm，直径为8.8~9.2mm，物侧面曲率为-12~-11mm，像侧面曲率为-13~-12mm。4.根据权利要求3所述的自适应不同工作距离的光束整形器，其特征在于：所述透镜补偿组（5）由从物方到像方依次为融石英制成的第三透镜（51）和第四透镜（52）组成，所述第三透镜（51）和第四透镜（52）相距2.8~3.2mm，所述第三透镜的中心厚度为2.8~3.2mm，物侧面直径为6.3~6.5mm，曲率为-2~-1mm，像侧面直径为7.8~8.2mm，曲率为-4~-3mm；所述第四透镜（52）的中心厚度为1.8~2.2mm，直径为7.8~8.2mm，物侧面曲率为自由曲面，ROC=1250.0，K=-1.232，A4=8.456E-04，A6=...

【专利技术属性】
技术研发人员：任光裕，
申请(专利权)人：苏州市天凯光电配件厂，
类型：新型
国别省市：江苏,32