一种干涉仪大口径光学扩束器制造技术

本发明专利技术公开了一种干涉仪大口径光学扩束器，其特征是：以干涉仪的输出光作为光源，设置扩束器的结构形式是：在干涉仪的光路输出端口设置F3镜头，干涉仪的输出光首先经F3镜头聚焦为点光源，点光源通过光阑中的通光孔出射为发散光，发散光经物镜输出为大口径平行光束，干涉仪、F3镜头、光阑和物镜的光轴共轴；物镜为平凸非球面透镜。本发明专利技术易于装调、实现成本低、扩束效果好、工作稳定性高，用于实现4D干涉仪6100输出的9mm平行光扩束为100mm平行光。

A Large-aperture Optical Beam Expander for Interferometer

【技术实现步骤摘要】
一种干涉仪大口径光学扩束器
本专利技术属于光机电一体化设备领域，更具体地说是涉及一种干涉仪大口径光学扩束器。
技术介绍
干涉仪大口径光学扩束器是以干涉仪的输出光作为光源，扩束为较大通光口径的平行光，其作用是扩大光束直径、压缩光束空间发散角、提高光束准直性，广泛应用在照明、成像和一些光学检测上，一些场合中往往需要以口径为100mm的平行光作为检测光源；现有技术中针对市场上已有4D干涉仪6100输出的9mm平行光是按如下几个形式进行扩束：1、设置反射式光学扩束系统，其常用于口径大于200mm的扩束，没有色差，但其结构复杂；反射式扩束器的目镜称为次镜，物镜称为主镜。其反射镜面型通常选择主镜为抛物面，次镜也为抛物面；由于其主镜和次镜均为非球面，因此其加工和装调难度较大。2、设置折射式光学扩束系统，其加工和装调难度相对较小，无系统遮拦，技术成熟，调试方便，常用于口径小于200mm的扩束，但是其折射时会有较大的像差，导致成像像质差。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种易于装调、实现成本低、扩束效果好、工作稳定性高的干涉仪大口径光学扩束器，用于实现4D干涉仪6100输出的9mm平行光扩束为100mm平行光。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术干涉仪大口径光学扩束器的结构特点是：以干涉仪的输出光作为光源，设置扩束器的结构形式是：在所述干涉仪的光路输出端口设置F3镜头，干涉仪的输出光首先经F3镜头聚焦为点光源，所述点光源通过光阑中的通光孔出射为发散光，所述发散光经物镜输出为大口径平行光束，所述干涉仪、F3镜头、光阑和物镜的光轴共轴；所述物镜为平凸非球面透镜。本专利技术干涉仪大口径光学扩束器的结构特点也在于：所述干涉仪为4DPhaseCam6100干涉仪，其输出9mm平行光，激光波长为633nm；所述F3镜头的通光口径为9mm，焦距为27mm；所述大口径平行光束是100mm的平行光束。本专利技术干涉仪大口径光学扩束器的结构特点也在于：设置扩束器的筒体结构为：所述F3镜头设置在连接筒的腔筒中，并能在连接筒的腔筒中轴向移动，光阑安装在所述连接筒的前端面上；所述连接筒通过过渡环固定连接主镜筒，所述连接筒与主镜筒共处在同轴位置上，所述物镜利用压圈和盖板压装在主镜筒的出口端。本专利技术干涉仪大口径光学扩束器的结构特点也在于：在所述连接筒的尾部延伸一段调节套筒，调节套筒中内置滑动配合的调节内筒，所述调节内筒与F3镜头固定连接；在所述调节套筒的外部设置调节手轮，所述调节手轮的内侧壁设置为螺旋滑道；在所述调节内筒的筒壁上固定设置沿径向凸伸的凸柱，所述凸柱贯穿设置在调节套筒对应位置上的轴向长孔顶伸至调节手轮的螺旋滑道内，与所述螺旋滑道滑动配合；转动调节手轮通过凸柱带动调节内筒及F3镜头在连接筒中轴向移动，实现F3镜头与光阑间距离的调整。本专利技术干涉仪大口径光学扩束器的结构特点也在于：所述过渡环在前端与主镜筒的后端内螺纹相连接，过渡环在后端利用螺钉与连接筒固定连接；在所述过渡环的侧壁中对称开设有螺孔，利用螺接在所述螺孔中的顶丝微调F3镜头在连接筒内的中心位置。本专利技术干涉仪大口径光学扩束器的结构特点也在于：所述F3镜头从左到右依次为第一球面透镜、第二球面透镜和第三球面透镜。与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在：1、本专利技术结构合理，易于装调，实现成本低；2、本专利技术能校正系统像差，提高系统分辨率，扩束效果好；3、本专利技术工作稳定性高，实用性强，能够进行批量生产。附图说明图1为本专利技术系统结构示意图；图2为本专利技术中调节结构局部放大图；图3为本专利技术中光路示意图；图4为本专利技术中光学扩束系统的包围圆能量曲线图；图5为本专利技术中光学扩束系统的点列图；图6为本专利技术中光学扩束系统的波像差图；图中标号：1干涉仪，2后接筒，3连接筒，3a调节套筒，4过渡环，5主镜筒，6压圈，7盖板，8物镜，9锁紧环，10凸柱，11调节内筒，12调节手轮，13螺钉，14顶丝，15为F3镜头，16第一球面透镜，17第二球面透镜，18第三球面透镜，19光阑，20支撑杆，21底座，支撑腿旋钮22，支撑腿盖板23，支撑螺杆24，支撑腿座25。具体实施方式参见图1，本实施例中干涉仪大口径光学扩束器是以干涉仪1的输出光作为光源，设置扩束器的结构形式是：在干涉仪1的光路输出端口设置F3镜头15，干涉仪1的输出光首先经F3镜头15聚焦为点光源，点光源通过光阑19中的通光孔出射为发散光，发散光经物镜8输出为大口径平行光束，其中，干涉仪1、F3镜头15、光阑19和物镜8的光轴共轴；物镜8为平凸非球面透镜，是指其一面为平面，另一面为椭球面，即平凸椭球物镜，其便于校正像差。本实施例中，干涉仪1为4DPhaseCam6100干涉仪，其输出9mm平行光，激光波长为633nm；F3镜头15的通光口径为9mm，焦距为27mm；大口径平行光束是100mm的平行光束。具体实施中，设置扩束器的筒体结构为：F3镜头15设置在连接筒3的腔筒中，并能在连接筒3的腔筒中轴向移动，光阑19安装在连接筒3的前端面上，光阑19中的通光孔为锥形口，其锥口处在光线入射一侧；连接筒3通过过渡环4固定连接主镜筒5，连接筒3与主镜筒5共处在同轴位置上，主镜筒5在物镜8所在一端设置有台阶，使物镜8与其台阶内径相吻合，物镜8利用压圈6和盖板7压装在主镜筒5的出口端。如图1所示，在连接筒3的尾部延伸一段调节套筒3a，调节套筒3a中内置滑动配合的调节内筒11，调节内筒11与F3镜头15固定连接；在调节套筒3a的外部设置调节手轮12，调节手轮12的内侧壁设置为螺旋滑道；在调节内筒11的筒壁上通过螺丝连接固定设置沿径向凸伸的凸柱10，凸柱10贯穿设置在调节套筒3a的对应位置上的轴向长孔顶伸至调节手轮12的螺旋滑道内，与螺旋滑道滑动配合；调节手轮12在调节套筒3a的外部得到轴向限位，凸柱10在调节套筒的轴向长孔中在圆周方向上得到限位，由此，转动调节手轮12即可通过凸柱10带动调节内筒11及F3镜头15在连接筒3中轴向移动，实现F3镜头15与光阑19间距离的调整。本实施例中是以凸柱10与调节手轮12相啮合，组成F3镜头15的在沿轴线方向上的微调结构。本实施例中，过渡环4在前端与主镜筒5的后端内螺纹相连接，过渡环4在后端利用螺钉13与连接筒3固定连接；在过渡环4的侧壁中对称开设有螺孔，利用螺接在螺孔中的顶丝14微调F3镜头15在连接筒3内的中心位置，以便消除加工和安装误差；具体实施中，也包括在连接筒3的尾部设置后接筒2，压紧环9螺接在连接筒3的尾部外圈，压紧环9的一侧紧密接触调节手轮12，另一侧紧密接触后接筒2。参见图2，本实施例中F3镜头15从左到右依次为第一球面透镜16、第二球面透镜17和第三球面透镜18；其中，第一球面透镜16为球面凸透镜，处在激光入射一侧；第二球面透镜17为球面弯月形透镜；第三球面透镜18为球面平凹透镜，处在光阑19所在一侧，采用三片透镜形成更好的汇聚作用。作为适于实用的系统，相应设置的支撑结构包括支撑杆20和底座21，在主镜筒5上设置螺孔，利用螺钉将支撑杆20的顶端与主镜筒5固定连接，支撑杆20的底端安装在底座21上，便于放置；底座21为三腿支撑结构，其中支撑腿座25的顶面为圆形凹槽，支撑螺杆24的底部球头放置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干涉仪大口径光学扩束器，其特征是：以干涉仪(1)的输出光作为光源，设置扩束器的结构形式是：在所述干涉仪(1)的光路输出端口设置F3镜头(15)，干涉仪(1)的输出光首先经F3镜头(15)聚焦为点光源，所述点光源通过光阑(19)中的通光孔出射为发散光，所述发散光经物镜(8)输出为大口径平行光束，所述干涉仪(1)、F3镜头(15)、光阑(19)和物镜(8)的光轴共轴；所述物镜(8)为平凸非球面透镜。

【技术特征摘要】
1.一种干涉仪大口径光学扩束器，其特征是：以干涉仪(1)的输出光作为光源，设置扩束器的结构形式是：在所述干涉仪(1)的光路输出端口设置F3镜头(15)，干涉仪(1)的输出光首先经F3镜头(15)聚焦为点光源，所述点光源通过光阑(19)中的通光孔出射为发散光，所述发散光经物镜(8)输出为大口径平行光束，所述干涉仪(1)、F3镜头(15)、光阑(19)和物镜(8)的光轴共轴；所述物镜(8)为平凸非球面透镜。2.根据权利要求1所述的干涉仪大口径光学扩束器，其特征是：所述干涉仪(1)为4DPhaseCam6100干涉仪，其输出9mm平行光，激光波长为633nm；所述F3镜头(15)的通光口径为9mm，焦距为27mm；所述大口径平行光束是100mm的平行光束。3.根据权利要求1所述的干涉仪大口径光学扩束器，其特征是：设置扩束器的筒体结构为：所述F3镜头(15)设置在连接筒(3)的腔筒中，并能在连接筒(3)的腔筒中轴向移动，光阑(19)安装在所述连接筒(3)的前端面上；所述连接筒(3)通过过渡环(4)固定连接主镜筒(5)，所述连接筒(3)与主镜筒(5)共处在同轴位置上，所述物镜(8)利用压圈(6)和盖板(7)压装在主镜筒(5)的出口端。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：胡明勇，吕敏，赵础矗，封志伟，刘晨凯，孙东起，李昭阳，蔡晓波，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34