一种紫外激光连续变倍扩束镜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及激光技术领域，尤其是设及一种紫外激光连续变倍扩束镜。
【背景技术】
[0002] 激光具有极好的单色性、相干性W及方向性，并且具有极高的亮度。因此，激光已 经广泛地应用于国民经济的多个领域。激光器发出的光束直径一般都较小，但在很多的激 光应用场景中，往往需要光束直径较大的激光光束，例如:在激光加工系统中，为了提高工 作效率，获得较大的激光照度，则需要在聚焦镜头前得到较大光束直径的入射激光光束;在 激光照明系统和全息成像系统中，需要较大光束直径和较小发散角的激光光源作为系统光 源。因此，多数的激光应用系统中都会配备扩束镜，尤其是倍率可调的扩束镜，用来扩展激 光束的直径，改善激光束的发散角。
[0003] 激光扩束镜分为固定倍率扩束镜和变倍扩束镜两种，其中变倍扩束镜可W对输出 光束的直径进行调节，从而适应更多的应用环境。
[0004] 专利CN 101887173A描述了一种紫外激光变倍扩束镜，当激光光束最大的入射直 径为(1) max = 4mm时，该扩束镜可用的扩束倍率为2-8倍；当激光光束的最大入射直径为d) max = 8mm时，可用的放大倍率为2-4倍。该专利中描述的变倍激光扩束镜，有W下不足：1)可 变的扩束倍率范围较小，仅为2-8倍；2)输入的激光光斑直径也比较小，放大倍率为2-8倍 时，(!max最大仅为4mm，应用场景受到限制；3)S片镜片中，最后一片镜片材料是非融石英 玻璃，降低了该扩束镜光透过率和激光损伤抵御能力。
【发明内容】
[000引本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种紫外激光连续 变倍扩束镜。
[0006] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现：
[0007] -种紫外激光连续变倍扩束镜，沿激光入射方向，包括连续设置的第一透镜、第二 透镜和第=透镜，其中所述的第一透镜为双凸正透镜，第二透镜为平凹的负透镜，第=透镜 为平凸的正透镜，该紫外激光变倍扩束镜能允许入射光直径4 = 2.2-6mm，扩束倍率范围为 0 = 2-1〇，波长人=355]11]1。
[000引进一步地，第一透镜与第二透镜在光轴上的间距为d2，d2的范围是：5mm含d2 < 23mm;第二透镜与第S透镜在光轴上的间距为d4，d4的范围是：124<(14。39111111，且(12与(14 的公差范围为5%。
[0009]进一步地，所述的d2为23mm，所述的d4为124mm，该紫外激光变倍扩束镜的扩束倍 率为2。
[0010]进一步地，所述的d2为18mm，所述的d4为135mm，该紫外激光变倍扩束镜的扩束倍 率为4。
[00川进一步地，所述的d2为12mm，所述的d4为137mm，该紫外激光变倍扩束镜的扩束倍 率为6。
[001引进一步地，所述的d2为9mm，所述的d4为138mm，该紫外激光变倍扩束镜的扩束倍率 为8。
[001引进一步地，所述的d2为5mm，所述的d4为139mm，该紫外激光变倍扩束镜的扩束倍率 为10。
[0014] 进一步地，所述的第一透镜包括曲率半径分别为Rl、R2的两个曲面Sl、S2,其光轴 上的中屯、厚度为dl，其材料可W表述为NdU折射率）：Vdl(阿贝数），所述的Rl为37mm，R2为 37mm，dl 为 3111111，刷1:￥(11为1.46:68，且(11与刷1:￥(11的公差范围为5%。
[0015] 进一步地，所述的第二透镜包括曲率半径分别为Rl、R2的两个曲面S3、S4,其光轴 上的中屯、厚度为d3，其材料可W表述为Nd3(折射率）：Vd3 (阿贝数），所述的R3为Omm，R4为 4mm，d3 为 2mm，Nd3:Vd3 为 1.46:68，且(11与炯3:￥(13的公差范围为5%。
[0016] 进一步地，所述的第=透镜包括曲率半径分别为R5、R6的两个曲面S5、S6,其光轴 上的中屯、厚度为d5，其材料可W表述为Nd5(折射率）：Vd5 (阿贝数），所述的R5为Omm，R6为 75mm，d5 为 6mm，Nd5:Vd5 为 1.46:68，且(15与炯5:￥(15的公差范围为5%。
[0017] 与现有技术相比，本发明的紫外激光变倍扩束镜整体结构简单，紧凑，便于调整。 由于激光光束的扩束倍率可W较大范围（2-10倍)进行调节，因此，本发明的扩束镜可将不 同激光器输出的不同参数的激光应用于同一种激光应用系统；同时，也可用于对激光参数 有不同要求的各种激光应用光学系统。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明的紫外激光变倍扩束镜的光学系统结构示意图。
[0019 ]图2是本发明的紫外激光变倍扩束镜一较佳实施例中的弥散斑图。
[0020] 图3是本发明的紫外激光变倍扩束镜一较佳实施例中的能量集中度图。
[0021] 图4是本发明的紫外激光变倍扩束镜一较佳实施例中的光学传递函数图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0023] 实施例1
[0024] 激光加工过程中，通常要求激光在聚焦点的能量非常集中，保证激光加工过程聚 焦点的能量密度，使得激光加工设备可W高效率地工作。根据衍射极限理论:激光的发散角 0与光腰直径do的乘积为常数。从激光器输出的激光光束直径一般都比较小，在通过一定焦 距的光学会聚系统聚焦前，要求扩大光束直径W减小发散角0，同时获得较大的入射光束直 径。假设在激光器与焦距为f的光学会聚系统中加入一个激光扩束系统，根据要求选用适当 的扩束倍数e，使得激光光束扩大到直径为D = P ? do,此时激光的发散角0人仍满足衍射极限 理论关系式：目人? 0 = 0 ? do = 4A/n，所W，目人=目/0 = 4V地。运样，理想的会聚激光光斑S = 0入.f = 4Af/地。所W，通过选用合适的倍率0获得合适的D值，便可得到理想的聚焦光斑5， W提高工作焦点处的能量密度。
[0025] 为适应不同激光器光束直径和发散角整形的需要，本发明提供一种可W连续变化 扩束镜倍率的紫外激光变倍扩束镜。运样使用起来适应性强，更容易满足光束整形的要求， 选择了最常用的激光束的直径和倍率作为设计起点，当激光光束的入射直径为2.2mm-6mm 时，该扩束镜的倍率变化范围为10-2。
[0026] 参照图1，本发明提供一种紫外激光变倍扩束镜，其包括沿入射光传输方向设置的 第一透镜Ll、第二透镜L2、第=透镜L3。其中第一透镜Ll为双凸正透镜，第二透镜L2为平凹