一种基于多波段激光整形的离轴两反切换变倍扩束组件制造技术

本发明专利技术公开了一种基于多波段激光整形的离轴两反切换变倍扩束组件，包括1组离轴主、次镜和1组平面反射镜；其中，离轴主、次镜均为离轴同心抛物镜，抛物面中心轴重合，激光光束依次经过离轴次镜和离轴主镜实现4倍扩束；平面反射镜组为两个45

【技术实现步骤摘要】
一种基于多波段激光整形的离轴两反切换变倍扩束组件


[0001]本专利技术属于多波段激光整形扩束
，具体涉及一种基于多波段激光整形的离轴两反切换变倍扩束组件。

技术介绍

[0002]不同于以往单波段激光扩束系统，多波段扩束系统的激光器响应波段为0.53μm～1.57μm，入瞳直径为48mm，若采取传统的透射式结构形式，会存在严重色差校正问题，这会使光学系统结构复杂化，势必会导致系统透过率低，且光学元件激光损伤阈值高、多波段膜系复杂，存在加工难度大、成本高等难题。而反射式结构形式，简化光学系统结构。
[0003]反射式扩束系统具有无色差的优点，利于宽波段像差设计，可分为同轴和离轴两种，同轴系统结构简单、质量轻，但视场小，有中心遮拦，能量利用率较低；离轴反射系统是基于同轴反射系统，通过视场离轴或光阑离轴来实现无中心遮拦，使系统做到小型化、轻量化，同时组件具有高反射率、能量利用率较高。
[0004]扩束组件需要实现两档变倍，而离轴扩束系统本身尺寸紧凑，添加变倍组件容易导致光学元件之间存在相互干涉的情况，影响扩束效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种基于多波段激光整形的离轴两反切换变倍扩束组件，解决扩束组件添加变倍组件容易导致光学元件之间存在相互干涉的问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]一种基于多波段激光整形的离轴两反切换变倍扩束组件，包括1组离轴主、次镜和1组平面反射镜；
[0008]其中，离轴主、次镜均为离轴同心抛物镜，抛物面中心轴重合，激光光束依次经过离轴次镜和离轴主镜实现4倍扩束；
[0009]平面反射镜组为两个45
°
平行放置的平面反射镜，平面反射镜组切入离轴光路时，将入射光路截断，激光光束通过平面反射镜组实现光路折转，实现1倍扩束；平面反射镜组切出离轴光路，切入离轴光路盲区时，通过离轴主、次镜实现4倍扩束。
[0010]进一步的，平面反射镜组通过翻转的方式切入或切出离轴光路。
[0011]进一步的，离轴主、次镜的非球面满足Zernik公式：
[0012][0013]其中，Z为非球面矢高，c为非球面曲率半径，r为反射镜口径，K为二次曲面系数。
[0014]进一步的，离轴主镜R＝
‑
1000，K＝
‑
1，外径为230mm，F数为0.6，离轴主镜离轴量为300mm；离轴次镜R＝250，K＝
‑
1，外径为55mm，F数为0.61，离轴次镜离轴量为75mm。
[0015]进一步的，该离轴两反切换变倍扩束组件入瞳直径为48mm，工作波段为0.53μm～1.57μm，入射发散角为2mrad；4倍扩束时，发散角由2mrad压缩至0.5mrad。
[0016]进一步的，离轴主、次镜和平面反射镜的材料为微晶玻璃。
[0017]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0018]1、本专利技术的基于多波段激光整形的离轴两反切换变倍扩束组件，可实现对多波段激光系统，实现4
×
扩束/1
×
扩束：通过计算主、次镜离轴量，合理控制主次镜曲率及间隔，在离轴组件结构紧凑情况下，利用光路盲区实现切换变倍，在平面反射镜组切入离轴光路盲区时，实现激光光束4倍扩束；平面反射镜组切入离轴光路时，实现1倍扩束。
[0019]2、本专利技术的扩束组件具有多波段激光器普适性、反射率高、快速变倍、结构紧凑、性能稳定等特点。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的光学系统示意图；
[0021]图2为本专利技术的4倍扩束组件图；
[0022]图3为本专利技术的1倍扩束组件图；
[0023]图4为本专利技术的光学系统弥散斑图；
[0024]图5为本专利技术的光学系统100％径向能量分布图；
[0025]图6为本专利技术的光学系统波前分析图(主、次镜间隔偏离0.02mm)；
[0026]图7为本专利技术的光学系统光瞳图；
[0027]图8为本专利技术的光学系统光瞳表。
[0028]图中：1
‑
离轴次镜、2
‑
离轴主镜、3
‑
平面反射镜。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0030]本专利技术通过合理控制主、次镜离轴量，利用离轴两反扩束系统的光路盲区，合理布局翻转机构的非工作姿态，采用翻转切入一组平行反射镜结构形式实现4
×
扩束和1
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扩束两档切换。这一设计中既要避免离轴扩束主次镜与变倍反射镜相互干涉，还需要保证两平行反射镜切入的一致性和稳定性。该离轴两反切换变倍扩束组件具有多波段激光器普适性、反射率高、快速变倍、结构紧凑、性能稳定等特点。
[0031]本专利技术公开了一种基于多波段激光整形的离轴两反切换变倍扩束组件：该组件入瞳直径为48mm，工作波段为0.53μm～1.57μm，入射发散角为2mrad，切换倍率为4
×
/1
×
。具体思路是采用抛物面离轴两反结构形式，在确保主、次镜易加工情况下，通过加大主、次镜离轴量，优化控制主次镜曲率及间隔，在离轴组件结构紧凑，元件容易相互干涉的情况下，给变倍切换组件提供足够空间，主要利用离轴两反扩束系统的光路盲区，合理布局翻转机构的非工作姿态，采用翻转切入一组平行反射镜结构形式实现4
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扩束和1
×
扩束两档切换；其次设计的主、次镜均为离轴同心抛物镜，抛物面中心轴重合，顶点轴间距375mm，主镜离轴量300mm，次镜离轴量75mm，F数≥0.6，降低加工装调难度。
[0032]本专利技术的基于多波段激光整形的离轴两反切换变倍扩束组件，将工作波段为0.53
μm～1.57μm、入瞳直径为48mm的激光光束，通过抛物面离轴两反结构形式，实现4倍扩束，同时利用离轴系统光路盲区，采用翻转切入一组平行反射镜结构形式实现4
×
扩束和1
×
扩束两档切换功能。该基于多波段激光整形的离轴两反切换变倍扩束组件，包含一组离轴主镜、次镜及两个平面反射镜。
[0033]离轴主镜和离轴次镜组成4倍扩束组件，实现发散角由2mrad压缩至0.5mrad。两个平面发射镜组组成1倍扩束组件，实现光路折转。
[0034]离轴主、次镜均为离轴同心抛物镜，抛物面中心轴重合，顶点轴间距375mm，离轴组件实现4倍扩束。离轴组件采取光阑离轴，主镜F数为0.6，离轴量300mm，次镜F数为0.61，离轴量75mm，降低加工装调难度。
[0035]主、次镜为抛物面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多波段激光整形的离轴两反切换变倍扩束组件，其特征在于，包括1组离轴主、次镜和1组平面反射镜；其中，离轴主、次镜均为离轴同心抛物镜，抛物面中心轴重合，激光光束依次经过离轴次镜和离轴主镜实现4倍扩束；平面反射镜组为两个45
°
平行放置的平面反射镜，平面反射镜组切入离轴光路时，将入射光路截断，激光光束通过平面反射镜组实现光路折转，实现1倍扩束；平面反射镜组切出离轴光路，切入离轴光路盲区时，通过离轴主、次镜实现4倍扩束。2.根据权利要求1所述的基于多波段激光整形的离轴两反切换变倍扩束组件，其特征在于，平面反射镜组通过翻转的方式切入或切出离轴光路。3.根据权利要求1所述的基于多波段激光整形的离轴两反切换变倍扩束组件，其特征在于，离轴主、次镜的非球面满足Zernik公式：其中，Z为非球面矢高，c为非球面曲率半径，r为反...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋程，黄则兵，王朝曦，王海涛，梁娟，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶重工集团公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：