[發(fā)明專利]雙譜段柱面鏡激光擴束系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN103149691A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設計）人: 徐亮;趙建科;楊菲;周艷;陳永權;段亞軒;劉峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B3/00;G02B1/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 姚敏杰

技術領域

本發(fā)明屬于光學領域，涉及一種激光擴束系統(tǒng)，尤其涉及一種雙譜段柱面鏡激光擴束系統(tǒng)。

背景技術

近年來，隨著高功率激光技術的發(fā)展，對激光整形技術的要求越來越高，尤其是多譜段激光整形技術的要求也就越來越多，如激光擴束系統(tǒng)要求準直精度高、多譜段準直、整形后出射光像質(zhì)優(yōu)良（無像差）、能量損失率低等要求。

目前，在各種激光設備的研制中，常見的激光擴束系統(tǒng)要么就是利用傳統(tǒng)的擴束系統(tǒng)設計方法，采用兩種普通透鏡組合進行準直擴束，這樣的話雖然加工裝調(diào)易實現(xiàn)，然而對于指定規(guī)格形狀尺寸的激光光斑就顯得很不合適（必須采用視場光闌來實現(xiàn)），損失能量；要么就是對于激光單色光擴束，無法實現(xiàn)多譜段光束的準直擴束。另外，在不同光斑尺寸變化的擴束系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)子午和弧矢兩個方向產(chǎn)生不同的放大率，需要研究一種新型激光光斑擴束系統(tǒng)來解決雙向放大倍率匹配的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發(fā)明結合傳統(tǒng)的激光準直擴束原理提出了一種可在雙譜段以及不同放大比的高精度雙譜段柱面鏡激光擴束系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效的實現(xiàn)雙光譜的激光快、慢軸擴束，達到指定要求的激光擴束口徑。

本發(fā)明的技術解決方案是：本發(fā)明提供了一種雙譜段柱面鏡激光擴束系統(tǒng)，包括第一正透鏡以及第二正透鏡，其特殊之處在于：所述雙譜段柱面鏡激光擴束系統(tǒng)還包括第一柱面鏡以及第二柱面鏡；所述第一正透鏡、第一柱面鏡、第二柱面鏡以及第二正透鏡依次設置在同一光軸上。

上述第一柱面鏡以及第二柱面鏡均是平凸型柱面鏡。

上述第一柱面鏡的焦距小于第二柱面鏡的焦距。

上述第一正透鏡與第一柱面鏡之間的間距小于第二柱面鏡與第二正透鏡之間的間距。

上述第一正透鏡和第一柱面鏡所形成的光學系統(tǒng)與第二柱面鏡和第二正透鏡所形成的光學系統(tǒng)是共焦面的。

上述第一正透鏡和第一柱面鏡所形成的光學系統(tǒng)的焦距小于第二柱面鏡和第二正透鏡所形成的光學系統(tǒng)的焦距。

上述第一正透鏡與第二正透鏡是具有固定縮束比的。

上述第一正透鏡以及第二正透鏡均是采用CaF₂材料所形成。

上述第一柱面鏡以及第二柱面鏡均是采用石英材料所形成。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

本發(fā)明所提供的雙譜段柱面鏡激光擴束系統(tǒng)是一種雙譜段（532nm和1064nm）、子午和弧矢不同放大倍率的激光擴束系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要用于各類激光擴束裝置的研制，尤其是在線激光器光斑擴束成面激光的應用，保證了激光器經(jīng)擴束系統(tǒng)擴束后無像差整形、不損失能量的目的。具體而言，本發(fā)明具有以下有益效果：

1）本發(fā)明所提供的雙譜段柱面鏡激光擴束系統(tǒng)，首次利用柱面鏡定倍率設計法，突破了以往傳統(tǒng)的普通對稱式透鏡原理（通過在擴束系統(tǒng)出瞳設置固定視場光闌來改變出射光口徑），可直接在擴束系統(tǒng)出瞳得到目標尺寸口徑的光束，大大提高了激光器的能量利用率；

2）本發(fā)明所提供的雙譜段柱面鏡激光擴束系統(tǒng)，利用柱面鏡單向擴束原理，結合經(jīng)典的開普勒望遠系統(tǒng)裝置，提出了一種柱面鏡法雙向不同放大倍率的擴束系統(tǒng)，可將傳統(tǒng)的光束在子午和弧矢以不同放大比同時擴束；

3）本發(fā)明所提供的雙譜段柱面鏡激光擴束系統(tǒng)，為了消除不同譜段色差的影響，首次采用不同材料的透鏡組合來校正色差的影響，從而可消除不同譜段色差產(chǎn)生的準直精度誤差及波前誤差；

4）本發(fā)明所提供的雙譜段柱面鏡激光擴束系統(tǒng)，利用現(xiàn)有激光器的規(guī)格和尺寸設計了一種特制的擴束系統(tǒng)，也可將此技術擴展應用于其他激光器擴束裝置，甚至應用于其他復色光擴束系統(tǒng)中。

基于本發(fā)明所提供的雙譜段柱面鏡激光擴束系統(tǒng)，可將雙譜段（532nm和1064nm），激光器出射光口徑為5mm×1mm，擴束成30mm×30mm的光斑，出射光準直精度優(yōu)于5″，出射光波前優(yōu)于λ/5。傳統(tǒng)的激光擴束系統(tǒng)采用兩塊相同材料的柱面鏡或者球面鏡共軸安裝可以起到擴束作用，然而本發(fā)明采用的是兩種不同材料、不同規(guī)格透鏡組合，最終實現(xiàn)出射光束在子午、弧矢兩個方向不同放大比的目的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所提供的雙譜段柱面鏡激光擴束系統(tǒng)的光路原理示意圖；

其中：

1-第一正透鏡；2-第一柱面鏡；3-第二柱面鏡；4-第二正透鏡。

具體實施方式