[實用新型]一種雙波長大倍率連續(xù)變倍激光擴束鏡有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202121275266.9 | 申請日： | 2021-06-08 |
| 公開（公告）號： | CN214795440U | 公開（公告）日： | 2021-11-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 尹雨松;劉學(xué)松;王世波;陶銳;周曉海;黃巧;楊煥鵬;劉明明 | 申請（專利權(quán)）人： | 富通尼激光科技（東莞）有限公司 |
| 主分類號： | G02B27/09 | 分類號： | G02B27/09 |
| 代理公司： | 北京喆翙知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11616 | 代理人： | 王小燕 |
| 地址： | 523000 廣東省東莞市東莞松山*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 波長 倍率 連續(xù) 激光 擴束鏡 | ||
本實用新型公開了一種雙波長大倍率連續(xù)變倍激光擴束鏡，包括沿激光入射方向的光軸上依次同軸排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡；所述第一透鏡和第二透鏡為平凹負(fù)透鏡，且凹面朝向激光入射方向；所述第三透鏡為彎月型正透鏡，所述第四透鏡為雙凸型正透鏡，本申請擴束比可調(diào)范圍20～40倍，明顯高于現(xiàn)有技術(shù)變倍擴束鏡的擴束能力，根據(jù)瑞利斑公式，這有利于進一步減小激光聚焦后的光斑尺寸，從而提高激光加工效率和精度。
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種雙波長大倍率連續(xù)變倍激光擴束鏡。
背景技術(shù)
激光因具有極好的單色性、相干性、方向性及高亮度已廣泛地應(yīng)用于切割、鉆孔、焊接等材料加工領(lǐng)域。在激光加工過程中，為提高激光束的功率/能量密度實現(xiàn)材料高效率去除，一般都需要將激光束聚焦，并將焦點置于材料待加工區(qū)域附近。根據(jù)激光瑞利斑公式：δ＝2.44λf/D，在激光波長λ和聚焦鏡焦距f一定的情況下，焦點處光斑直徑反比于聚焦鏡物方入射光斑直徑。然而多數(shù)激光器直接輸出的光斑直徑尺寸較小，若直接聚焦，其焦點處光斑尺寸較大，功率密度不夠高，不利于材料加工。因此，為獲得更小的聚焦后焦點光斑尺寸，激光束在聚焦前都需要通過擴束鏡對激光光斑進行擴束，而且擴束比越大，越容易獲得接近衍射極限的焦點光斑尺寸。
另一方面，紫外激光借助于單光子能量高、材料吸收強、熱作用小，可聚焦光斑尺寸小等優(yōu)點近年來在材料精細加工領(lǐng)域得到迅速發(fā)展。然而，紫外激光器直接輸出的光斑尺寸更小，這是因為目前多數(shù)工業(yè)紫外激光都是由紅外基頻激光經(jīng)過倍頻、和頻等非線性效應(yīng)產(chǎn)生的；在這一過程中，只有基頻激光束的功率密度足夠高才能高效地激發(fā)出紫外光，所產(chǎn)生的紫外激光束功率密度也很高；所以在相同的輸出功率水平下，紫外激光器直接產(chǎn)生的光束光斑尺寸比波長更長的激光器直接產(chǎn)生的光束光斑尺寸更小。因此紫外激光加工系統(tǒng)更需要大擴束比的擴束鏡。此外，綠光激光器也是材料加工領(lǐng)域經(jīng)常使用的激光光源。工業(yè)綠光激光器一般需要使用紅外基頻光經(jīng)過倍頻效應(yīng)產(chǎn)生，直接輸出的光斑尺寸也比較小，因此在材料加工過程中也需要使用大擴束比的擴束鏡。
在激光加工過程中，不用應(yīng)用場景的最佳激光波長或擴束比很可能是不同的，如果同一個激光擴束鏡可以適用于不同的使用環(huán)境，如不同的激光波長，不同的擴束比，無疑會大大增加激光加工設(shè)備的適用性和靈活性?，F(xiàn)有紫外/綠光激光變倍擴束鏡的擴束比較小，一般不超過10倍，見專利CN 101887173 B，CN 102004319 B，CN 105527716 B，CN106199983 B等。若要求更大的擴束倍率，只能使用定倍激光擴束鏡，這為激光加工帶來了不便，影響了激光加工效率。因此，進一步提高紫外/綠光變倍擴束鏡的最大擴束比是目前亟需解決的一項任務(wù)。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種雙波長大倍率連續(xù)變倍激光擴束鏡，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：
一種雙波長大倍率連續(xù)變倍激光擴束鏡，包括沿激光入射方向的光軸上依次同軸排列的第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3和第四透鏡L4；
所述第一透鏡L1和第二透鏡L2為平凹負(fù)透鏡，且第一透鏡L1凹面朝向激光入射方向；
所述第三透鏡L3為彎月型正透鏡，所述第四透鏡L4為雙凸型正透鏡；
所述第一透鏡L1包括S1和S2兩個面，其中S1面為凹面，曲率半徑R1＝-7.7mm； S2面為平面，曲率半徑R2＝∞；兩面之間光軸上的中心厚度d1＝2mm；
所述第二透鏡L2包括S3和S4兩個面，其中S3面為平面，曲率半徑R3＝∞；S4面為凹面，曲率半徑R4＝-7.7mm；兩面之間光軸上的中心厚度d3＝2mm；
所述第三透鏡L3是彎月型正透鏡，包括S5和S6兩個面，其中S5面曲率半徑R5＝ -261.5mm；S6面曲率半徑R6＝-87mm；兩面之間光軸上的中心厚度d5＝5mm；
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