一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头制造技术

本发明专利技术提供一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头，包括从物面至像面依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜，第一透镜为双凹透镜，第二透镜为双凸透镜，第三透镜为双凹透镜，第四透镜为双凸透镜。本发明专利技术中的半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头，由半导体激光器发出激光，从光纤输出后依次由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜折射，成为平行照射颗粒样品；然后经第五透镜作为傅立叶透镜后，会聚于像面，该像面也称为频谱面；同时颗粒散射光在频谱面成为散射条纹。所述镜头满足激光粒度仪测量要求。所述镜头经过第四透镜后光斑准直性好、光能分布均匀；经过第五透镜后在频谱面上光斑直径小，满足激光粒度仪测量要求。量要求。量要求。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头


[0001]本专利技术涉及光学镜头
，具体而言，涉及一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头，适用于半导体光纤激光器的激光粒度测量。

技术介绍

[0002]在颗粒测量领域，用激光粒度仪测量颗粒粒度分布时，一般采用相干性好的氦氖激光器作为光源，但会造成仪器结构大、供电电路复杂的问题。为了实现柔性传光、低压直流供电的小型化便携仪器，可以将由半导激光器发出的光耦合到光纤进行传输，在光纤的出射端用透镜进行准直后变为平行光，照射在颗粒样品，颗粒样品发生散射并由傅立叶透镜变换后在空间频谱面产生空间条纹分布。由于半导体激光器的光斑模式差，经光纤传输后可以变成圆形光斑；激光经光纤耦合后可以使光束的改变直线传输路径，从而减少了直线传输光时的空间限制，但同时存在激光器到光纤耦合效率低的问题。为了提高光纤耦合效率，可以通过增大光纤数值孔径和芯径得以实现。由于所应用领域一般平行(即准直)的激光束照射颗粒样样品，因此需要将光纤出纤端的发散光束通过准直镜头进行准直后变为具有一定直径大小的平行圆光班。但增大光纤数值孔径和芯径导致准直镜头像差增大，激光很难变成平行光。
[0003]为了解决半导体激光束经光纤耦合后准直困难的问题，本专利技术提供一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种准直性好、光斑直径小、光能分布均匀的光纤用准直镜头，并与傅立叶透镜共为一体式的激光粒度仪镜头。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头，包括从物面到像面沿一个光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜，所述第一透镜至第五透镜各自包括一朝向物面且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像面且使光线通过的像侧面；
[0006]所述第一透镜为双凹玻璃球面镜片，具有负光焦度；
[0007]所述第二透镜为双凸玻璃球面镜片，具有正光焦度；
[0008]所述第三透镜为双凹玻璃球面镜片，具有负光焦度；
[0009]所述第四透镜为双凸玻璃球面镜片，具有正光焦度；
[0010]所述第五透镜为平凸玻璃球面镜片且凸面朝向第四透镜，具有正光焦度。
[0011]进一步地，所述的一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头，在工作时，物面位于第一透镜物侧面的前方10
‑
10.1mm处，物方数值孔径为0.22。
[0012]进一步地，光线依次经过所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜后，成为直径为12
‑
12.05mm的平行光束。
[0013]进一步地，光线经过第四透镜后，在第四透镜和第五透镜之间沿光轴的空间内有
待测颗粒样品。光线照在颗粒样品上，颗粒发生散射。
[0014]进一步地，入射的激光经过第四透镜后和颗粒样品后，照射在第五透镜，经该镜头后，入射的激光会聚在位于第五透镜像侧面的后方299.3mm的像面的光轴上；颗粒的散射光在该像面产生散射条纹，该像面也称为频谱面。
[0015]进一步地，该镜头满足下列条件式：满足下列条件式：
‑
25＜f1
’
＜
‑
20，11＜f2
’
＜14，
‑
41＜f3
’
＜
‑
39，26＜f4
’
＜28，295＜f5
’
＜302，其中，f1
’
、f2
’
、f3
’
、f4
’
、f5
’
分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的像方焦距。
[0016]进一步地，该镜头满足下列条件式：1.72＜n1＜1.79，1.67＜n2＜1.71，1.68＜n3＜1.75，1.67＜n4＜1.71，1.51＜n5＜1.54，其中，n1、n2、n3、n4、n5分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的折射率。
[0017]进一步地，该镜头的焦距f
’
＝87.75mm。
[0018]采用上述技术方案后，本专利技术具有如下优点：本专利技术提供的一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头，工作时物方数值孔径大；经第四透镜后的平行光束准直性好、光斑模式好、光斑能量分布均匀；经第五透镜后，会聚点与第五透镜像侧面距离大、会聚点光斑直径小。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例的镜头结构示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜示意图，为图1的局部放大图；
[0021]图3为本专利技术实施例的镜头点扩散函数图。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头，与半导体光纤激光器配合使用，将半导体激光器和光纤出射的发散光束依次经第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜折射后准直为平行光束，照射在颗粒样品，并照射在第五透镜。第五透镜作为傅立叶透镜，将颗粒散射光作空间变换后在频谱面产生散射条纹。本专利技术提供一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头，其位置布局从光纤出射端到频谱面依次为：光纤出射端面、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、像面(即频谱面)。其中光纤出射端面也称为物面，光纤的数值孔径即物方数值孔径为0.22。
[0023]下面结合实施例及附图均是进一步详细描述本专利技术。本文所采用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。具体实施例仅用于解释本申请，并不限制本申请。
[0024]本专利技术实施例提供了一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头，请参见图1，其示出了本专利技术实施提供的一种光学镜头的结构，所述光学镜头包括从物面6到像面7依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5。图2是图1中从物面6到第四透镜4的局部放大视图。
[0025]在本实施例中，采用的半导体激光器波长为635nm。所述第一透镜1为双凹玻璃球面镜片，具有负光焦度；所述第二透镜2为双凸玻璃球面镜片，具有正光焦度；所述第一透镜
1与第二透镜2组成一个具有正光焦度的透镜组，具有间隔d1＝0.72mm且满足：1.72＜n1＜1.79，1.67＜n2＜1.71，其中n1、n2分别为第一透镜1、第二透镜2的折射率。第一透镜1与第二透镜2分别具有正、负光焦度和不同的折射率，从而校正球差。
[0026]所述第三透镜3为双凹玻璃球面镜片，具有负光焦度；所述第四透镜4为双凸玻璃球面镜片，具有正光焦度；所述第三透镜3与第四透镜4组成一个具有正光焦度的透镜组，具有间隔d2＝0.66mm且满足：1.68＜n3＜1.75，1.67＜n4＜1.71，其中n3、n4分别为第三透镜3、第四透镜4的折射率。第三透镜3、第四透镜4分别具有正、负光焦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头，其特征在于，从物面到频谱面依次包括：具有负光焦度的第一透镜，所述第一透镜为双凹玻璃球面镜片；具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜为双凸玻璃球面镜片；具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜为双凹玻璃球面镜片；具有负光焦度的第四透镜，所述第四透镜为双凸玻璃球面镜片；具有正光焦度的第五透镜，所述第五透镜为平凸玻璃球面镜片且凸面朝向第四透镜。2.根据权利要求1所述的一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头，其特征在于，物面位于第一透镜物侧面的前方10
‑
10.1mm处，物方数值孔径为0.22。3.根据权利要求1、2所述的一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头，其特征在于，光线依次经过所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜后，成为直径为12
‑
12.05mm的平行光束，然后经过第五透镜，在第五透镜的像方的后方299.3mm的频谱面位置。4.根据权利要求1、2、3所述的一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头，其特征在于，在第四透镜和第五透镜之间沿光轴的空间内有待测颗粒样品。5.根据权利要求1所述的一种半导体光纤激光器的激光粒度仪镜头，其特征在于，满足下列条件式：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏永杰，李慧，王清，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：