一种用于调节激光发散角的光学系统的制作方法

本实用新型涉及光学领域，特别是涉及一种用于大入射光斑、高能量的大范围调节激光发散角的光学系统。

背景技术：

激光正从广度和深度两方面日益拓展应用领域，逐步渗透到国民经济的多个领域。在装备制造领域，高功率激光设备在航空、航天、汽车、高铁、船舶等高端装备制造等领域的切割焊接、测量、打标等环节发挥着越来越重要的作用。

近年来，对于激光光学系统的需要以及定制化生产，逐步受到人们重视。在大型实验光学平台，海洋辐照研究等领域都需要调节激光发散角，以求得到最佳的实验数据；在工业加工中，也需要调节激光发散角，从而得到最佳的聚焦位置和加工效果。现有技术中，简单的前后移动一片平凹镜片，虽然也能到达改变激光发散角的目的，但是这种方法存在光学设备整体尺寸过大，并且调节范围较小等缺点。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于大入射光斑、高能量的大范围调节激光发散角的光学系统。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于调节激光发散角的光学系统，其特征在于，包括固定法兰，设置在所述固定法兰后端的后移动镜组，设置在所述后移动镜组后端的中间固定镜组，设置在所述中间固定镜组后端的前移动镜组。

所述后移动镜组包括后凸轮，设置在所述后凸轮内的后内镜筒，设置在所述后内镜筒内的平凹透镜，所述后内镜筒通过销钉固定在所述后凸轮上；所述中间固定镜组包括大镜筒，设置在所述大镜筒内的负弯月透镜，所述大镜筒内对称设置有两条螺纹线；所述前移动镜组包括前凸轮，设置在所述前凸轮内的前内镜筒，设置在所述前内镜筒内的正弯月透镜，所述前内镜筒通过销钉固定在所述前凸轮上；所述后移动镜组和前移动镜组分别嵌套在所述中间固定镜组的大镜筒上，所述后内镜筒和所述前内镜筒分别沿着所述大镜筒内的两条螺纹轨道线前进，用于实现精密控制所述后移动镜组和所述前移动镜组的移动调节。

优选的，所述后移动镜组用于粗调激光发散角，所述前移动镜组用于微调激光发散角。

优选的，所述后内镜筒和前内镜筒内部为阶梯型的遮光设计。

优选的，所述一种用于调节发散角的激光光学系统的最大入射单脉冲能量为350mj，最大入射激光光斑为8mm，激光发散角全角调节范围为0.4～5mrad。

本实用新型能够实现对大光斑和高能量激光发散角的调节，激光发散角可以在既定的范围内连续变化，有效缩短了同类产品的机械长度，保证了产品使用的便捷性和实用性。

附图说明

附图1为本实用新型提供的一种用于调节激光发散角的光学系统的外视结构图。

附图2为本实用新型提供的一种用于调节激光发散角的光学系统的内视结构图。

其中附图标记为：1、固定法兰，2、后移动镜组，2-1、后凸轮，2-2、后内镜筒，2-3、平凹透镜，3、中间固定镜组,3-1、大镜筒,3-2、负弯月透镜,4、前移动镜组，4-1、前凸轮，4-2、前内镜筒，4-3、正弯月透镜，5、销钉。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步阐述。

如附图1-2，一种用于调节激光发散角的光学系统，包括固定法兰1，设置在固定法兰1后端的后移动镜组2，设置在后移动镜组2后端的中间固定镜组3，设置在中间固定镜组3后端的前移动镜组4。后移动镜组2包括后凸轮2-1，设置在后凸轮2-1内的后内镜筒2-2，设置在后内镜筒内2-2的平凹透镜2-3，后内镜筒2-2通过销钉5固定在后凸轮2-1上。中间固定镜组3包括大镜筒3-1，设置在大镜筒3-1内的负弯月透镜3-2，大镜筒3-1内对称设置有两条螺纹线。前移动镜组4包括前凸轮4-1，设置在前凸轮4-1内的前内镜筒4-2，设置在前内镜筒4-2内的正弯月透镜4-3，前内镜筒4-2通过销钉5固定在前凸轮4-1上，正弯月透镜4-3的尺寸为直径25.4mm，中心厚度为3.6mm。后移动镜组2和前移动镜组4分别嵌套在中间固定镜组3的大镜筒3-1上，后内镜筒2-2和前内镜筒4-2分别沿着大镜筒3-1内两条螺纹轨道线前进，进而实现精密控制后移动镜组2和前移动镜组4的移动调节。

本实施例中，平凹透镜2-3的尺寸为直径12.7mm，中心厚度为4.3mm，负弯月透3-2的尺寸为直径25.4mm，中心厚度为3mm。

本实施例中，后内镜筒2-2和前内镜筒4-2内部为阶梯型的遮光设计，用于消除杂散光的影响。

使用本实施例时，入射激光首先通过后移动镜组2的平凹透镜2-3，在通过中间固定镜组3的负弯月透镜3-2，最后通过前移动镜组4的正弯月透镜4-3。后移动镜组2、前移动镜组4和中间固定组3有一定的中心距离，通过人工旋转后凸轮2-1，带动后移动镜组2的后内镜筒2-2沿着大镜筒3-1内的螺纹线前后移动，实现对激光发散角的粗调，通过人工旋转前凸轮4-1，带动前移动镜组4的前内镜筒4-2沿着大镜筒3-1内的螺纹线前后移动，实现对激光发散角的微调，进而达到在既定范围内调节激光发散角的目的。

本实施例的一种用于调节激光发散角的光学系统的最大入射单脉冲能量为350mj，最大入射激光光斑为8mm，激光发散角全角调节范围为0.4～5mrad。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种用于调节激光发散角的光学系统，其特征在于：包括固定法兰(1)，设置在所述固定法兰(1)后端的后移动镜组(2)，设置在所述后移动镜组(2)后端的中间固定镜组(3)，设置在所述中间固定镜组(3)后端的前移动镜组(4)；

所述后移动镜组(2)包括后凸轮(2-1)，设置在所述后凸轮(2-1)内的后内镜筒(2-2)，设置在所述后内镜筒(2-2)内的平凹透镜(2-3)，所述后内镜筒(2-2)通过销钉(5)固定在所述后凸轮(2-1)上；所述中间固定镜组(3)包括大镜筒(3-1)，设置在所述大镜筒(3-1)内的负弯月透镜(3-2)，所述大镜筒(3-1)内对称设置有两条螺纹线；所述前移动镜组(4)包括前凸轮(4-1)，设置在所述前凸轮(4-1)内的前内镜筒(4-2)，设置在所述前内镜筒(4-2)内的正弯月透镜(4-3)，所述前内镜筒(4-2)通过销钉(5)固定在所述前凸轮(4-1)上；所述后移动镜组(2)和前移动镜组(4)分别嵌套在所述中间固定镜组(3)的大镜筒(3-1)上，所述后内镜筒(2-2)和所述前内镜筒(4-2)分别沿着所述大镜筒(3-1)内的两条螺纹轨道线前进，用于实现精密控制所述后移动镜组(2)和所述前移动镜组(4)的移动调节。

2.如权利要求1所述的一种用于调节激光发散角的光学系统，其特征在于：所述后移动镜组(2)用于粗调激光发散角，所述前移动镜组(4)用于微调激光发散角。

3.如权利要求1所述的一种用于调节激光发散角的光学系统，其特征在于：所述后内镜筒(2-2)和前内镜筒(4-2)内部为阶梯型的遮光设计。

4.如权利要求1所述的一种用于调节激光发散角的光学系统，其特征在于：所述一种用于调节发散角的激光光学系统的最大入射单脉冲能量为350mj，最大入射激光光斑为8mm，激光发散角全角调节范围为0.4～5mrad。

技术总结
本实用新型公开了一种用于调节激光发散角的光学系统，其结构为，包括固定法兰、后移动镜组、中间固定镜组和前移动镜组，所述后移动镜组包括后凸轮、后内镜筒和平凹透镜；所述中间固定镜组包括大镜筒和负弯月透镜；所述前移动镜组包括前凸轮、前内镜筒和正弯月透镜，所述后移动镜组和前移动镜组分别嵌套在所述中间固定镜组的大镜筒上，并用销钉固定。本实用新型能够实现对大光斑和高能量激光发散角的调节，激光发散角可以在既定的范围内连续变化，有效缩短了同类产品的机械长度，保证了产品使用的便捷性和实用性。

技术研发人员：刘超智;郑权;王禹凝;苏鑫;王吉国;张文彦
受保护的技术使用者：长春新产业光电技术有限公司
技术研发日：2019.11.20
技术公布日：2020.08.04