专利名称：紫外多波长消色差扩束镜装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种扩束镜装置，尤其是一种紫外多波长消色差扩束镜装置。
背景技术：
目前，在激光的各种应用中，多会牵涉到对激光光束、光斑的调整问题，如在2010年11月17日公布的中国发明专利申请文件CN 101887173A中披露的一种“紫外激光变倍扩束镜”。该申请文件中提及的变倍扩束镜包括沿入射光线传输方向设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，其中，第一透镜为凸平型正透镜，第二透镜为双凹型负透镜，第三透镜为凸型正透镜；此变倍扩束镜能允许的最大入光直径为2 8mm，波长为355nm。这种紫外激光变倍扩束镜虽可使激光聚焦系统得到较大的像方孔径角，从而极大地提高了激光聚焦时焦点处的能量密度，进而提高了激光加工的效率；然而，其只适合于对紫外单波长的激光进行扩束，而不能作为紫外差分吸收激光雷达中的扩束装置使用，因为，差分吸收激光雷达往往需要同时、同光束地发射多个波长的激光光束。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种结构合理，对多波长激光能同时、同光束进行扩束的紫外多波长消色差扩束镜装置。为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为:紫外多波长消色差扩束镜装置由置于激光光路上的透镜组成，特别是，所述透镜为依次串接的石英负透镜、石英透镜和氟化钙透镜。作为紫外多波长消色差扩束镜装置的进一步改进，所述的石英负透镜的前面曲率半径为-17.368 -15.368mm、后面曲率半径为-27.64 -25.64mm ;所述的石英透镜的前面曲率半径为-943.4 -941.4mm、后面曲率半径为60 62mm ;所述的氟化钙透镜的前面曲率半径为60 62mm、后面曲率半径为-95.84 -93.84mm ;所述的石英负透镜与石英透镜的间距为130 150mm，石英透镜与氟化钙透镜的间距为1.5 2.5mm ;所述的石英负透镜、石英透镜和氟化钙透镜的表面均镀有透射波长为200 350nm的增透膜；所述的石英透镜与氟化钙透镜之间置有聚氟乙烯定位环；所述的石英透镜、聚氟乙烯定位环和氟化钙透镜位于恒温恒湿盒中，所述恒温恒湿盒的两端置有位于激光光路上的入射窗口和出射窗口 ；所述的入射窗口和出射窗口均为石英玻片；所述的恒温恒湿盒与导轨动配合连接，所述导轨的轨迹与激光光路同向；所述的石英负透镜、石英透镜和石英玻片的石英材质均为熔融石英。相对于现有技术的有益效果是，采用于激光光路上置有的由依次串接的石英负透镜、石英透镜和氟化钙透镜组成的本发明，既避免了无法通过调节同类材料的透镜之间的匹配距离来实现同光束同时发射多个波长的激光束的需求难题，又通过有机地整合两种透镜材料石英和氟化钙的折射率和色散特性，使其同时带来了消色差、校正球差的技术效果，对紫外多波长激光能同时、同光束地进行扩束输出，经其输出的激光束完全满足了紫外差分吸收激光雷达对发射光源的要求。同时，也可将其广泛地用于具有相同光源要求的光学测量仪器中。作为有益效果的进一步体现，一是石英负透镜的前面曲率半径优选为-17.368 -15.368mm、后面曲率半径优选为-27.64 -25.64mm,这种曲率半径的弯月形负透镜利于减少球差，降低光束发散扩束后的不均匀性。二是石英透镜的前面曲率半径优选为-943.4 -941.4mm、后面曲率半径优选为60 62mm，以及氟化钙透镜的前面曲率半径优选为60 62mm、后面曲率半径优选为-95.84 -93.84mm,由具有上述曲率半径的石英透镜和氟化钙透镜构成的组合透镜，与石英负透镜配合，利于将石英负透镜扩束发散的紫外激光束在组合透镜上被进一步地消色差、校正球差并准直光束，使其发散角可被控制在0.15mrad以内。三是石英负透镜与石英透镜的间距优选为130 150mm,石英透镜与氟化韩透镜的间距优选为1.5 2.5_，不仅使石英负透镜、石英透镜和氟化钙透镜之间的配合达到了完美无缺，还具有结构紧凑、体积小的特点。四是石英负透镜、石英透镜和氟化钙透镜的表面均优选镀有透射波长为200 350nm的增透膜，除降低了激光束通过各透镜时的损耗之外，还具有防潮保护的作用。五是石英透镜与氟化钙透镜之间优选置有聚氟乙烯定位环，利于较脆、较软的氟化钙透镜与石英透镜之间的定位。六是石英透镜、聚氟乙烯定位环和氟化钙透镜优选位于恒温恒湿盒中，恒温恒湿盒的两端优选置有位于激光光路上的入射窗口和出射窗口，入射窗口和出射窗口均优选为石英玻片，既有效地避免了有着很高膨胀系数和轻微吸湿性的氟化钙因通过光束而受热变形和因吸湿而潮解，又确保了其工作的稳定性，还不影响其功能的正常发挥。七是恒温恒湿盒优选与导轨动配合连接，导轨的轨迹优选与激光光路同向，便于恒温恒湿盒与石英负透镜间距的调整。八是石英负透镜、石英透镜和石英玻片的石英材质均优选为熔融石英，保证了石英材质的品质。
下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。图1是本发明的一种基本结构示意图。
具体实施例方式参见图1，紫外多波长消色差扩束镜装置的构成如下:本装置由激光光路7上置有的依次串接的石英负透镜1、入射窗口 2、石英透镜3、氟化钙透镜4和出射窗口 6构成。其中，石英负透镜I的前面曲率半径为-16.368 (可为-17.368 -15.368)mm、后面曲率半径为-26.64 (可为-27.64 -25.64)mm。石英透镜3的前面曲率半径为-942.4 (可为-943.4 -941.4) mm、后面曲率半径为61 (可60 62) mm。氟化钙透镜4的前面曲率半径为61 (可为60 62)mm、后面曲率半径为-94.84 (可为-95.84 -93.84)mm。石英负透镜I与石英透镜3的间距为140 (可为130 150) mm，石英透镜3与氟化钙透镜4的间距为2(可为1.5 2.5)_。上述石英负透镜1、石英透镜3和氟化钙透镜4的表面均镀有透射波长为200 350nm的增透膜。石英透镜3与氟化钙透镜4之间置有聚氟乙烯定位环9，且三者均位于恒温恒湿盒5中。恒温恒湿盒5的两端置有位于激光光路7上的由石英玻片构成的入射窗口 2和出射窗口 6。恒温恒湿盒5与导轨8动配合连接,导轨8的轨迹与激光光路7同向。上述石英负透镜1、石英透镜3和石英玻片的石英材质均为熔融石英。扩束时，激光光路7上的入射激光的波长分别选用为289nm和299nm，其光束直径均为IOmm,发散角均为0.5mrad。经本装置扩束后,其光束直径分别为33.8mm和33.81mm,发散角分别为0.167mrad和0.1675mrad。发射出的两束激光束几乎完全一致，其非常适合于紫外差分吸收激光雷达对光源使用的要求。显然，本领域的技术人员可以对本发明的紫外多波长消色差扩束镜装置进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种紫外多波长消色差扩束镜装置，由置于激光光路(7)上的透镜组成，其特征在于: 所述透镜为依次串接的石英负透镜(I)、石英透镜(3)和氟化钙透镜(4)。
2.根据权利要求1所述的紫外多波长消色差扩束镜装置，其特征是石英负透镜(I)的前面曲率半径为-17.368 -15.368_、后面曲率半径为-27.64 -25.64_。
3.根据权利要求2所述的紫外多波长消色差扩束镜装置，其特征是石英透镜(3)的前面曲率半径为-943.4 -941.4mm、后面曲率半径为60 62mm。
4.根据权利要求3所述的紫外多波长消色差扩束镜装置，其特征是氟化钙透镜(4)的前面曲率半径为60 62mm、后面曲率半径为-95.84 -93.84mm。
5.根据权利要求4所述的紫外多波长消色差扩束镜装置，其特征是石英负透镜(I)与石英透镜⑶的间距为130 150mm，石英透镜(3)与氟化钙透镜⑷的间距为1.5 2.Smnin
6.根据权利要求1所述的紫外多波长消色差扩束镜装置，其特征是石英负透镜(I)、石英透镜(3)和氟化钙透镜(4)的表面均镀有透射波长为200 350nm的增透膜。
7.根据权利要求6所述的紫外多波长消色差扩束镜装置，其特征是石英透镜(3)与氟化钙透镜(4)之间置有聚氟乙烯定位环(9)。
8.根据权利要求7所述的紫外多波长消色差扩束镜装置，其特征是石英透镜(3)、聚氟乙烯定位环(9)和氟化钙透镜(4)位于恒温恒湿盒(5)中，所述恒温恒湿盒(5)的两端置有位于激光光路(7)上的入射窗口(2)和出射窗口(6)。
9.根据权利要求8所述的紫外多波长消色差扩束镜装置，其特征是入射窗口(2)和出射窗口(6)均为石英玻片。
10.根据权利要求9所述的紫外多波长消色差扩束镜装置，其特征是恒温恒湿盒(5)与导轨(8)动配合连接，所述导轨(8)的轨迹与激光光路(7)同向。
全文摘要
本发明公开了一种紫外多波长消色差扩束镜装置。它由置于激光光路(7)上的透镜组成，特别是透镜为依次串接的石英负透镜(1)、石英透镜(3)和氟化钙透镜(4)；所述的石英负透镜(1)的前面曲率半径为-17.368～-15.368mm、后面曲率半径为-27.64～-25.64mm，所述的石英透镜(3)的前面曲率半径为-943.4～-941.4mm、后面曲率半径为60～62mm，所述的氟化钙透镜(4)的前面曲率半径为60～62mm、后面曲率半径为-95.84～-93.84mm，所述的石英负透镜(1)与石英透镜(3)的间距为130～150mm，石英透镜(3)与氟化钙透镜(4)的间距为1.5～2.5mm。它对多波长激光能同时、同光束地进行扩束输出，以将其作为紫外差分吸收激光雷达中的发射光源使用，可广泛地用于具有相同光源要求的光学测量仪器中。
文档编号G02B1/11GK103185964SQ20111046086
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者曹开法, 邵石生, 胡顺星 申请人:中国科学院安徽光学精密机械研究所