一种双波长大倍率连续变倍激光扩束镜制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双波长大倍率连续变倍激光扩束镜，包括沿激光入射方向的光轴上依次同轴排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；所述第一透镜和第二透镜为平凹负透镜，且凹面朝向激光入射方向；所述第三透镜为弯月型正透镜，所述第四透镜为双凸型正透镜，本申请扩束比可调范围20～40倍，明显高于现有技术变倍扩束镜的扩束能力，根据瑞利斑公式，这有利于进一步减小激光聚焦后的光斑尺寸，从而提高激光加工效率和精度。从而提高激光加工效率和精度。从而提高激光加工效率和精度。

【技术实现步骤摘要】
一种双波长大倍率连续变倍激光扩束镜


[0001]本技术涉及激光
，尤其是涉及一种双波长大倍率连续变倍激光扩束镜。

技术介绍

[0002]激光因具有极好的单色性、相干性、方向性及高亮度已广泛地应用于切割、钻孔、焊接等材料加工领域。在激光加工过程中，为提高激光束的功率/能量密度实现材料高效率去除，一般都需要将激光束聚焦，并将焦点置于材料待加工区域附近。根据激光瑞利斑公式：δ＝2.44λf/D，在激光波长λ和聚焦镜焦距f一定的情况下，焦点处光斑直径反比于聚焦镜物方入射光斑直径。然而多数激光器直接输出的光斑直径尺寸较小，若直接聚焦，其焦点处光斑尺寸较大，功率密度不够高，不利于材料加工。因此，为获得更小的聚焦后焦点光斑尺寸，激光束在聚焦前都需要通过扩束镜对激光光斑进行扩束，而且扩束比越大，越容易获得接近衍射极限的焦点光斑尺寸。
[0003]另一方面，紫外激光借助于单光子能量高、材料吸收强、热作用小，可聚焦光斑尺寸小等优点近年来在材料精细加工领域得到迅速发展。然而，紫外激光器直接输出的光斑尺寸更小，这是因为目前多数工业紫外激光都是由红外基频激光经过倍频、和频等非线性效应产生的；在这一过程中，只有基频激光束的功率密度足够高才能高效地激发出紫外光，所产生的紫外激光束功率密度也很高；所以在相同的输出功率水平下，紫外激光器直接产生的光束光斑尺寸比波长更长的激光器直接产生的光束光斑尺寸更小。因此紫外激光加工系统更需要大扩束比的扩束镜。此外，绿光激光器也是材料加工领域经常使用的激光光源。工业绿光激光器一般需要使用红外基频光经过倍频效应产生，直接输出的光斑尺寸也比较小，因此在材料加工过程中也需要使用大扩束比的扩束镜。
[0004]在激光加工过程中，不用应用场景的最佳激光波长或扩束比很可能是不同的，如果同一个激光扩束镜可以适用于不同的使用环境，如不同的激光波长，不同的扩束比，无疑会大大增加激光加工设备的适用性和灵活性。现有紫外/绿光激光变倍扩束镜的扩束比较小，一般不超过10倍，见专利CN 101887173 B，CN 102004319 B，CN 105527716 B，CN 106199983 B等。若要求更大的扩束倍率，只能使用定倍激光扩束镜，这为激光加工带来了不便，影响了激光加工效率。因此，进一步提高紫外/绿光变倍扩束镜的最大扩束比是目前亟需解决的一项任务。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种双波长大倍率连续变倍激光扩束镜，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0007]一种双波长大倍率连续变倍激光扩束镜，包括沿激光入射方向的光轴上依次同轴排列的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4；
[0008]所述第一透镜L1和第二透镜L2为平凹负透镜，且第一透镜L1凹面朝向激光入射方向；
[0009]所述第三透镜L3为弯月型正透镜，所述第四透镜L4为双凸型正透镜；
[0010]所述第一透镜L1包括S1和S2两个面，其中S1面为凹面，曲率半径R1＝
‑
7.7mm； S2面为平面，曲率半径R2＝∞；两面之间光轴上的中心厚度d1＝2mm；
[0011]所述第二透镜L2包括S3和S4两个面，其中S3面为平面，曲率半径R3＝∞；S4面为凹面，曲率半径R4＝
‑
7.7mm；两面之间光轴上的中心厚度d3＝2mm；
[0012]所述第三透镜L3是弯月型正透镜，包括S5和S6两个面，其中S5面曲率半径R5＝
ꢀ‑
261.5mm；S6面曲率半径R6＝
‑
87mm；两面之间光轴上的中心厚度d5＝5mm；
[0013]所述第四透镜L4是双凸型正透镜，包括S7和S8两个面，其中S7面曲率半径R7＝690 mm；S8面曲率半径R8＝
‑
168.6mm；两面之间光轴上的中心厚度d7＝5mm
[0014]作为本技术进一步的方案：所述第一透镜L1、所述第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4所用材料为融石英，其折射率Nd2＝1.46，阿贝数Vd2＝68。
[0015]作为本技术进一步的方案：所述第一透镜L1、所述第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的折射率Nd2＝1.46，阿贝数Vd2＝68。
[0016]作为本技术进一步的方案：所述第二透镜L2的所述S3面和S4面都镀有355nm 和532nm波长的增透膜；
[0017]所述第一透镜L1的所述S1面和S2面都镀有355nm和532nm波长的增透膜；
[0018]所述第三透镜L3的所述S5面和S6面都镀有355nm和532nm波长的增透膜；
[0019]所述第四透镜L4的所述S7面和S8面都镀有355nm和532nm波长的增透膜。
[0020]作为本技术进一步的方案：所述第一透镜和第二透镜在光轴上的间距为d2；所述第二透镜L2和第三透镜L3在光轴上的间距为d4；所述第三透镜L3和第四透镜L4在光轴上的间距为d6；
[0021]在两种入射激光波长下，分别调节d2和d4值都可以实现扩束比连续可调；与一般的四镜片扩束镜不同，d6始终保持为一个定值，即所述第三透镜L3和所述第四透镜L4可装配为一个固定镜组，变倍时二者间距无需调节，而只需要调节d2和d4。
[0022]作为本技术进一步的方案：穿过第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4的入射光波长为355nm或532nm，且扩束比在20～40倍之间连续可调。
[0023]作为本技术再进一步的方案：穿过第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4入射光斑直径尺寸为0.5～1mm，可承受最大平均功率超过20W的纳秒紫外激光或50W纳秒绿光激光。
[0024]作为本技术再进一步的方案：入射波长为355nm的紫外激光，所述第一透镜L1 和第二透镜L2在光轴上的间距d2＝2.0～38.1mm；所述第二透镜L2和第三透镜L3在光轴上的间距d4＝124.9～127.7mm，通过调节d2和d4值，可连续调节扩束比，扩束比调节范围20～40倍。
[0025]作为本技术再进一步的方案：入射波长为532nm的绿光激光，所述第一透镜L1 和第二透镜L2在光轴上的间距d2＝2.1～39.5mm；所述第二透镜L2和第三透镜L3在光轴上的间距d4＝129～132.1mm，通过调节d2和d4值，可连续调节扩束比，扩束比调节范围20～40倍。
[0026]与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、扩束比可调范围20～40倍，明显高于现有技术变倍扩束镜的扩束能力，根据瑞利斑公式，这有利于进一步减小激光聚焦后的光斑尺寸，从而提高激光加工效率和精度。
[0027]2、既可用于紫外激光也可以用于绿光激光变倍扩束，增强了该扩束镜的使用范围，提高了激光加工系统的灵活性和适用性。
[0028]3、整体结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双波长大倍率连续变倍激光扩束镜，其特征在于，包括沿激光入射方向的光轴上依次同轴排列的第一透镜(L1)、第二透镜(L2)、第三透镜(L3)和第四透镜(L4)；所述第一透镜(L1)和第二透镜(L2)为平凹负透镜，且第一透镜(L1)凹面朝向激光入射方向；所述第三透镜(L3)为弯月型正透镜，所述第四透镜(L4)为双凸型正透镜；所述第一透镜(L1)包括S1和S2两个面，其中S1面为凹面，曲率半径R1＝
‑
7.7mm；S2面为平面，曲率半径R2＝∞；两面之间光轴上的中心厚度d1＝2mm；所述第二透镜(L2)包括S3和S4两个面，其中S3面为平面，曲率半径R3＝∞；S4面为凹面，曲率半径R4＝
‑
7.7mm；两面之间光轴上的中心厚度d3＝2mm；所述第三透镜(L3)是弯月型正透镜，包括S5和S6两个面，其中S5面曲率半径R5＝
‑
261.5mm；S6面曲率半径R6＝
‑
87mm；两面之间光轴上的中心厚度d5＝5mm；所述第四透镜(L4)是双凸型正透镜，包括S7和S8两个面，其中S7面曲率半径R7＝690mm；S8面曲率半径R8＝
‑
168.6mm；两面之间光轴上的中心厚度d7＝5mm。2.根据权利要求1所述的双波长大倍率连续变倍激光扩束镜，其特征在于，所述第一透镜(L1)、所述第二透镜(L2)、第三透镜(L3)和第四透镜(L4)所用材料为融石英。3.根据权利要求2所述的双波长大倍率连续变倍激光扩束镜，其特征在于，所述第一透镜(L1)、所述第二透镜(L2)、第三透镜(L3)和第四透镜(L4)的折射率Nd2＝1.46，阿贝数Vd2＝68。4.根据权利要求1所述的双波长大倍率连续变倍激光扩束镜，其特征在于，所述第二透镜(L2)的所述S3面和S4面都镀有355nm和532nm波长的增透膜；所述第一透镜(L1)的所述S1面和S2面都镀有355nm和532nm波长的增透膜；所述第三透镜(L3)的所述S5面和S6面...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹雨松，刘学松，王世波，陶锐，周晓海，黄巧，杨焕鹏，刘明明，
申请(专利权)人：富通尼激光科技东莞有限公司，
类型：新型
国别省市：