专利名称：非高斯光束聚焦系统的制作方法
技术领域：
本实用新型有关一种非高斯光束的聚焦，特别适用于空心波导中电磁辐射的聚焦。
背景技术：
空心波导现在广泛用于医疗，工业加工及光传输等各个领域。尤其是波长在 10. 6 μ m和0. 6328 μ m的激光特别适合在空心波导中传输。经过空心波导传输出来的光并 不是高斯光。从空心波导总出射的最小光斑尺寸为0. 8mm，在许多高级医疗和工业加工应用中， 需要更小的光斑尺寸。通常可以通过减小空心波导的内径来减小光斑，但是会带来大量的 光能量损耗。另外，将CO2激光耦合进内径非常小的空心波导也会遭遇越来越多的困难。为 了将ω2激光聚焦到0. 3mm或者更小，一种非常好的方法便是用一个或者两个透镜系统将 从空心波导中出射的光聚焦。评价这种方法可以从以下方面着手光斑尺寸、光束质量和传 输功率。由于在空心波导的可弯曲的金属管内壁涂覆有优化的电介质涂层，一般使用的元 素是银，内径为1mm，在光波导端口最小的光斑尺寸是0. 8mm。但是在许多高级医疗和工业 应用中，需要更小的光斑尺寸。传统的聚焦非高斯光束的系统，只使用一个凸透镜，这样会 带来额外的球面相差。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种非高斯光束聚焦系统。本实用新型 结构简单，成本低，且能将从空心波导中出射的(X)2激光的光斑尺寸减至理想值。本实用新型所采用的技术方案是非高斯光束聚焦系统，包括空心波导，光束从空 心波导出射后，再依次经过第一透镜系统和第二透镜系统后出射。所述第一透镜系统根据光线传播方向依次包括凹透镜、光阑和第一凸透镜。所述第二透镜系统包括第二凸透镜。本实用新型的优点结构简单、成本低和调节范围大。透镜系统均由光学玻璃制 成，这样在其加工工艺上比较稳定，可以保证聚焦系统的品质。
图1为当达衍射极限激光束进入空心波导后的示意图；图2为空心波导中射出的光束示意图；图3为公知非高斯光束聚焦系统的结构原理图；图4为内部结构示意图；图5为本实用新型中的非高斯光束聚焦系统的成像示意图。
具体实施方式
如图4所示，非高斯光束聚焦系统，包括空心波导1，光束从空心波导1出射后，再 依次经过第一透镜系统和第二透镜系统后出射。在优选的实施方式中，第一透镜系统根据光线传播方向依次包括凹透镜2、光阑3 和第一凸透镜4。凹透镜2位于非高斯光束的入口处。在优选的实施方式中，第二透镜系统包括第二凸透镜5。上述凹透镜2、第一凸透镜4和第二凸透镜5均采用光学玻璃。各光学器件均共轴 设置。为便于对本实用新型的结构及达到的效果有进一步的了解，现配合附图并举较佳 实施例详细说明如下。本实用新型的特点对于确定的聚焦系统，本结构的聚焦比通过调节透镜间距可 实现大范围内的连续可调；二是对于给定的聚焦比，通过透镜焦距的选择可找到一个最小 间距，以达到节省空间的目的。本实用新型的技术解决方案如下一种用于聚焦非高斯光束的聚焦系统，由同光轴的依次的凹透镜、光阑、第一凸透 镜和第二凸透镜构成。在实际应用中的光波导长度通常可达1500mm，内径一般为1mm。从空心波导射出 的光是多模，最小光斑尺寸主要由内径决定。虽然可以通过减小内径来得到更小的光斑尺 寸，但是于此同时，会损失大量的光能量，因为衰减损耗是与波导的内径成反比的。对于直 波导，能量的衰减α π可以由Marcatili和khmeltzer来描述。
权利要求1.非高斯光束聚焦系统，包括空心波导(1)，其特征在于光束从空心波导(1)出射后， 再依次经过第一透镜系统和第二透镜系统后出射。
2.根据权利要求1所述的聚焦系统，其特征在于第一透镜系统根据光线传播方向依 次包括凹透镜O)、光阑⑶和第一凸透镜G)。
3.根据权利要求1所述的聚焦系统，其特征在于第二透镜系统包括第二凸透镜(5)。
专利摘要本实用新型提供了一种非高斯光束聚焦系统，其包括空心波导(1)，光束从空心波导(1)出射后，再依次经过第一透镜系统和第二透镜系统后出射。本实用新型具有结构简单、成本低和调节范围大的优点。透镜系统均由光学玻璃制成，这样在其加工工艺上比较稳定，可以保证聚焦系统的品质。
文档编号G02B27/09GK201886206SQ201020632938
公开日2011年6月29日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者顾共恩 申请人:武汉奥新科技有限公司