[實用新型]一種適用于多頻激光加工的寬譜段激光聚焦鏡

有效

• 申請號: 201721627941.3
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN207636834U
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 張凱勝;楊小君;趙華龍;朱文宇;康偉
• 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: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00;G02B13/02;G02B1/00;G02B19/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本實用新型涉及一種寬光譜光學系統，尤其涉及一種適用于多頻激光加工的寬譜段激光聚焦鏡，該鏡頭包括5片透鏡，采用攝遠結構，透鏡焦距符號分別為正負正負正。該系統無復雜面型，有利于加工成本和難度的降低，避免使用膠合鏡，防止激光破壞膠，導致系統失效。光學系統焦距150mm，入瞳大小不小于30mm，光譜波段為460?2400nm。由于光學材料對不同波長的折射率不同，對于激光加工設備，不同波段焦平面位置差異較大，需要針對不同波段對焦平面重新標定。本實用新型基于像差理論，分配光焦度、有效匹配光學材料實現寬譜段下的焦平面固定，經光學軟件仿真分析，光學傳遞函數(MTF)基本接近于衍射極限，具有良好的成像性能。

技術領域

本實用新型涉及一種寬光譜光學系統，尤其涉及一種適用于多頻激光加工的寬譜段激光聚焦鏡。

背景技術

隨著現代科學技術的發展，激光加工技術在智能制造業中起到了舉足輕重的作用。激光加工質量與激光光束的聚焦特性息息相關，所以聚焦鏡設計對激光加工質量起到了決定性的作用。

目前聚焦物鏡工作波段基本為單波長，每次更換激光器需重新設計聚焦鏡，限制了其應用范圍，特別涉及多頻激光器。針對不同波長激光器，加工前都需要對聚焦鏡的焦平面位置進行重新標定，測量步驟繁瑣易于引人測量誤差，大大影響了加工效率和加工質量。

對于光學系統，不同波長會帶來色差，目前采用特殊色散的光學材料和膠合鏡進行色差校正。諸如LAF5、FK51、CAF2類特殊色散材料具有較高的消色差能力，但LAF5制備困難，折射率無法保證，不能實際使用；FK51和CAF2的化學穩定性和光學工藝性差，價格昂貴，難以制成大塊鏡坯，在光學設計中應盡量避免使用，尤其在激光加工領域。激光對膠的破壞性限制了膠合鏡在激光技術領域的使用，尤其大功率激光應用領域。

實用新型內容

本實用新型的目的是基于幾何光學和波像差理論采用普通玻璃設計了一種用于激光加工的寬光譜光學系統，該光學系統結構緊湊、重量輕，其色差得到了較好的校正，具有較高的成像性能。

本實用新型的技術解決方案是提供一種適用于多頻激光加工的寬譜段激光聚焦鏡，其特殊之處在于：包括沿光線入射方向依次同軸排布的第一正透鏡、第一負透鏡、第二正透鏡、第二負透鏡及第三正透鏡；

上述第一正透鏡的折射率n₁＝1.611，第一正透鏡焦距與總焦距f比值絕對值小于1.2；

上述第一負透鏡的折射率n₂＝1.612，第一負透鏡焦距與總焦距f比值絕對值小于1.5；

上述第二正透鏡的折射率n₃＝1.522，第二正透鏡焦距與總焦距f比值絕對值小于3；

上述第二負透鏡的折射率n₄＝1.750，第二負透鏡焦距與總焦距f比值絕對值小于1；

上述第三正透鏡的折射率n₅＝1.664，第三正透鏡焦距與總焦距f比值絕對值小于2.5。

優選地，為減小前組口徑，該激光聚焦鏡還包括位于第一正透鏡之前并與第一正透鏡同軸設置的孔徑光闌。

優選地，上述第一正透鏡、第一負透鏡、第二正透鏡、第二負透鏡及第三正透鏡均為球面鏡。

優選地，上述第一正透鏡、第一負透鏡、第二正透鏡、第二負透鏡及第三正透鏡的材料均為普通光學玻璃。

優選地，為了保證足夠的加工深度，該聚焦鏡的后截距不小于110mm。

優選地，該聚焦鏡入瞳不小于30mm。

優選地，該聚焦鏡的外形尺寸為避免了對目前激光光束直徑的限制，實現了聚焦鏡的結構緊湊型。

本實用新型的有益效果是：