一種高效型連續(xù)擴(kuò)束聚焦系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及激光器光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種高效型連續(xù)擴(kuò)束聚焦系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
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[0002]傳統(tǒng)的變倍擴(kuò)束系統(tǒng)一般由固定組、變焦組與補(bǔ)償組組成，通過擴(kuò)展變倍擴(kuò)束系統(tǒng)，可以獲得光纖激光輸出類激光器的變倍擴(kuò)束聚焦系統(tǒng)。變倍擴(kuò)束聚焦系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，聚焦位置不變，而聚焦光斑尺寸變化，滿足對(duì)激光頭有不同要求的客戶需要，如激光切割頭，引入變倍聚焦系統(tǒng)有利于同時(shí)切割薄板與厚板材料。
[0003]目前，市場上光纖輸出類激光器的透射式變倍擴(kuò)束聚焦頭光路大致有兩類，一類由球面鏡或鏡組構(gòu)成，為保證相關(guān)激光頭特別是切割頭有好的光束質(zhì)量，往往需要靠鏡片組消除像差，這就意味著較多的光學(xué)鏡片，對(duì)光束能量上的吸收率/反射率等即會(huì)增大，實(shí)際裝配過程中對(duì)光束質(zhì)量的影響因素也會(huì)更多，無論是光路上，還是裝配上，相對(duì)較為復(fù)雜；另一種為四片式非球面鏡組成，設(shè)計(jì)原理是第一片鏡片為固定組，第二、三片鏡片分別為補(bǔ)償組與變焦組，獲得可變的平行光束，再經(jīng)由聚焦鏡聚焦，而獲得可變的聚焦光斑，為保證好的光束質(zhì)量，其基本均為非球面鏡組成，且往往出現(xiàn)兩片尺寸較大的非球面鏡，無疑增加了鏡片成本。
[0004]本設(shè)計(jì)旨在保證聚焦光束質(zhì)量好的同時(shí)，盡可能降低光路復(fù)雜度、安裝復(fù)雜度與誤差、鏡片數(shù)量，并控制鏡片尺寸以及鏡片成本，通過采用四片式球面鏡與非球面鏡搭配，獲得所需要的變倍擴(kuò)束聚焦系統(tǒng)光路。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種在獲得好的光束質(zhì)量的同時(shí)，能夠降低光路復(fù)雜度、裝配難度以及鏡片數(shù)量，確保對(duì)光束質(zhì)量要求較高的光路正常運(yùn)行的技術(shù)方案:
[0006]—種高效型連續(xù)擴(kuò)束聚焦系統(tǒng)，它是由非球面準(zhǔn)直鏡、球面補(bǔ)償鏡、非球面變焦鏡以及非球面固定鏡兼聚焦鏡組成，所有非球面鏡均為單面非球面、單面球面或平面構(gòu)成，非球面準(zhǔn)直鏡、球面補(bǔ)償鏡、非球面變焦鏡、非球面固定鏡兼聚焦鏡依次組成的光路為四片式光學(xué)光路。
[0007]作為優(yōu)選，非球面準(zhǔn)直鏡安裝在準(zhǔn)直器上，準(zhǔn)直器包括一個(gè)圓柱形透鏡和與圓柱形透鏡連接的光纖，圓柱形透鏡具有前端面和后端面，圓柱形透鏡的前端面具有一個(gè)向內(nèi)凹陷的圓錐槽，圓錐槽的中心軸與圓柱形透鏡的中心軸同軸，圓錐槽底部具有一個(gè)光纖插槽，該光纖插槽為圓孔，光纖通過該光纖插槽插入到圓柱形透鏡內(nèi)，光纖與光纖插槽的底面具有一個(gè)間隙，間隙內(nèi)填充光纖匹配液。
[0008]作為優(yōu)選，非球面固定鏡兼聚焦鏡是一個(gè)圓柱體透鏡，其直徑為5mm — 12mm，長度為 0.2P—1.2P。
[0009]作為優(yōu)選，非球面準(zhǔn)直鏡、球面補(bǔ)償鏡在光軸上的間距為140mm
[0010]一 155mm，球面補(bǔ)償鏡、非球面變焦鏡在光軸上的間距為5mm — 12mm，非球面變焦鏡、非球面固定鏡兼聚焦鏡在光軸上的間距為140mm— 155mm。
[0011]作為優(yōu)選，球面補(bǔ)償鏡為雙凸透鏡，由面曲率分別為Rl和R2的兩個(gè)曲面構(gòu)成，其中Rl為70.00mm, R2為-12.34mm，且在光軸上的中心厚度為3.00mm。
[0012]作為優(yōu)選，非球面變焦鏡為單面非球面、單面球面的雙凹透鏡，由面曲率分別為R3和R4的兩個(gè)曲面構(gòu)成，其中R3為-12.00mm, R4為5.40mm，且在光軸上的中心厚度為
2.0Omm0
[0013]作為優(yōu)選，非球面固定鏡兼聚焦鏡為單面非球面、單面球面的雙凸透鏡，由面曲率分別為R5和R6的兩個(gè)曲面構(gòu)成，其中R5為410.28mm，R6為-98.22mm，且在光軸上的中心厚度為3.00mm。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
[0015](I)本發(fā)明在獲得好的光束質(zhì)量的同時(shí)，降低了光路復(fù)雜度、裝配難度以及鏡片數(shù)量，并嚴(yán)格控制了鏡片尺寸與成本，確保獲得的變倍擴(kuò)束聚焦系統(tǒng)能夠滿足光纖輸出類激光加工頭特別是切割頭等對(duì)光束質(zhì)量要求較高的光路正常運(yùn)行。
[0016](2)本發(fā)明采用的準(zhǔn)直器的外形尺寸可以根據(jù)需要縮小，滿足體積小型化需求，尺寸可以縮小到與光纖相同量級(jí)，最大程度地讓光纖準(zhǔn)直器微形化、集成化。
[0017](3)本發(fā)明通過調(diào)整非球面準(zhǔn)直鏡、球面補(bǔ)償鏡、非球面變焦
[0018]鏡以及非球面固定鏡兼聚焦鏡間距，使得激光光束的擴(kuò)束倍數(shù)可以隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以針對(duì)不同激光器輸出的不同激光參數(shù)而使用同一種光學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)。
[0019](4)本發(fā)明中所有非球面鏡均滿足一面非球面，另一面球面或平面，進(jìn)一步降低成本與加工難度。
【附圖說明】
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[0020]圖1為本發(fā)明的光路原理圖；
[0021]圖2為圖1的鏡面剖視圖；
[0022]圖3為本發(fā)明的準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0023]為使本發(fā)明的發(fā)明目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0024]如圖1、圖2所示，一種高效型連續(xù)擴(kuò)束聚焦系統(tǒng)，它是由非球面準(zhǔn)直鏡1、球面補(bǔ)償鏡2、非球面變焦鏡3以及非球面固定鏡兼聚焦鏡4組成，所有非球面鏡均為單面非球面、單面球面或平面構(gòu)成，非球面準(zhǔn)直鏡1、球面補(bǔ)償鏡2、非球面變焦鏡3、非球面固定鏡兼聚焦鏡4依次組成的光路為四片式光學(xué)光路，激光器光纖輸出端輸出光束通過非球面準(zhǔn)直鏡I進(jìn)行準(zhǔn)直，非球面變焦鏡3、球面補(bǔ)償鏡2，使非球面準(zhǔn)直鏡I獲得的準(zhǔn)直光束通過該兩片鏡片后擴(kuò)束，而后由非球面固定鏡兼聚焦鏡4保證聚焦位置不變，而聚焦光斑尺寸發(fā)生連續(xù)變化，以實(shí)現(xiàn)不同聚焦光斑的需要，本發(fā)明中所有非球面鏡均滿足一面非球
[0025]面，另一面球面或平面，進(jìn)一步降低成本與加工難度。
[0026]本實(shí)施例中，非球面固定鏡兼聚焦鏡4是一個(gè)圓柱體透鏡，其直徑為5mm — 12mm，長度為0.2P—1.2P，非球面準(zhǔn)直鏡1、球面補(bǔ)償鏡2、非球面變焦鏡3外形尺寸相對(duì)較小，取決于所需要獲得的準(zhǔn)直光斑大小，非球面固定鏡兼聚焦鏡4尺寸取決于變倍要求以及準(zhǔn)直光斑大小。具體來講，本實(shí)施例中非球面準(zhǔn)直鏡I為標(biāo)準(zhǔn)非球面平凸鏡，球面補(bǔ)償鏡2為雙凸透鏡，由面曲率分別為Rl和R2的兩個(gè)曲面21和22構(gòu)成，其中Rl為70.00mm, R2為-12.34mm，且在光軸上的中心厚度為3.0Omm ;非球面變