专利名称：一种自聚焦扩束光学准直装置及其系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光学准直装置，尤其是一种自聚焦扩束光学准直装置 及其系统。
背景技术：
激光二极管(简称LD)泵浦激光器，目前主要以808nmLD作为泵浦源， 比较典型的LD泵浦激光器有通过YV04、 KTP晶体倍频的532nrn绿光 激光器通过Nd:YAG、 LBO倍频的473nm蓝光激光器和通过Nd:YV04、 LBO 倍频的671nrn红光激光器。LD泵浦激光器在激光医学、激光检测、信息存储、 彩色打印、彩色投影电视、水下通信、光谱技术、激光技术、机场导航、探潜 海底形貌探测和激光武器等许多领域中有着重要的应用前景。它们的功率高、 光朿质量好、能量转换效率高、体积小、寿命长、使用方便，逐步得到广泛应 用。
但是，由于LD泵浦激光器出光直径小，发散度大，一般需要经过光学准 直系统准直处理后，形成近似平行传输的光束，才能在如测距、定位等激光仪 上得到实际应用。
目前，光学准直系统基本形式主要是由一个扩束透镜和一个聚焦的平凸 透镜组成的光学系统。
目前所采用的扩束透镜有三种，各有优劣-
1.平凹光学玻璃透镜特点是热稳定性好，扩束光场比较均匀，但因曲率半径非常小，加工难度大，成本高光束发散度大，输出光斑直径大，大于平 凸透镜口径时，光功率损耗大且易于产生衍射。
2. 塑胶非球面透镜准直性好，易加工，成本低；其缺陷主要是曲面受热 易变形，严重影晌光束质量。
3. 光学玻璃球透镜作扩束透镜使用，准直性、稳定性都比较好，且易加工, 但球镜光路是先聚焦后发散，所以激光器轴向尺寸要长许多。另外，由于球差 影响，扩束后光场均勾性差。
综上所述，目前光学准直系统存在光功率损耗大、易于产生衍射、光场均 匀性差，光束质量不稳定等缺陷。
实用新型内容
为了解决背景技术中所述的技术问题，本实用新型提供了一种自聚焦扩束 光学准直装置及其系统，能够实现对输入光束通过进行整形，使输出光束发散 度小，光场均匀度高，同时能降低光束在光束镜腔内的损耗，提高光功率，减 弱激光在光学准直过程中的衍射，提高光斑品质。
本实用新型的技术解决方案是本实用新型是一种自聚焦扩束光学准直装 置，其特殊之处在于，所述装置是由设置于同一条光轴上的自聚焦透镜和光学 汇聚透镜组成，所述光学汇聚透镜设置在自聚焦透镜的出射光路上。
上述自聚焦透镜是--个圆柱体透镜，其直径是汆O.l咖一4>10鹏，长度为 0.1P--1P。
上述光学汇聚透镜是汇聚单片光学透镜或胶合透镜。
上述汇聚单片光学透镜是汇聚单片光学玻璃透镜；所述胶合透镜是用于汇 聚的胶合透镜。
上述系统包括光源、自聚焦扩束光学准直装置，所述自聚焦扩束光学准直 装置设置在光源的出射光路上。
上述光源是380 nnr"2200im的激光光源。
4上述激光光源是808nm的LD,通过Ncb YV04晶体、KTP晶体倍频输出的 532nm的LD泵浦激光光源。
上述激光光源是808nm的LD,通过Nd: YV04和KTP的胶合晶体倍频输出的 532mn的LD泵浦激光光源。
上述激光光源是808nm的LD,通过Nd: YAG晶体、LBO晶体倍频输出的 473nm的LD泵浦激光光源。
上述激光光源是808nm的LD,通过Nd: YV04晶体、LBO晶体倍频输出的
671nm的LD泵浦激光光源。
本实用新型的优点在于1)利用自聚焦透镜梯度折射的原理，对输入光束 进行整形，输出光束发散度小，光场均匀度高；2)通过改变自聚焦透镜的长度， 可改变输出光束直径，与汇聚单片透镜入射口径相适配，最大程度减少光束镜 腔内损耗，提高光功率；同时，可减弱激光在光学准直过程中的衍射，提高光 斑品质；3)由于自聚焦光路焦距短，相对于球透镜，可缩短光学准直装置轴 向尺寸，可进一步使激光器小型化；4)由自聚焦透镜和光学玻璃透镜组成的光 学准直装置，热稳定性好，从而可保证在温度变化情况下的光斑品质的稳定性。 5)成本低，易加工，适宜于批量生产应用。 附阁说明
图1是本实用新型的系统结构示意图。
具体实施方式
参见
图1,本实用新型的自聚焦扩束光学准直装置由设置于同一条光轴上的 自聚焦透镜6和光学汇聚透镜7组成，所述光学汇聚透镜7设置在自聚焦透镜6 的出射光路上；其中，所述自聚焦透镜6是-一个圆柱体透镜，其直径是啦0.i咖 4U0咖，长度为0.1P—1P (P:自聚焦透镜的截距，即光束在自聚焦透镜内 沿正弦轨迹传播，完成的一个正弦波周期)；所述光学汇聚透镜7可以是汇聚单片光学透镜，也可以胶合透镜本实用新型中汇聚单片光学透镜可以是汇聚单 片光学玻璃透镜，胶合透镜是用于汇聚的胶合透镜。
本实用新型的自聚焦扩束光学准直系统包括光源l 、自聚焦扩束光学准直装 置，所述聚焦扩束光学准直装置设置在光源l的出射光路上，其中，所述光源l 是380鹏-2200rai的激光光源，本实施例中，所述光源l可以是808nm的LD 2通 过Nd: YV04晶体4、 KIP晶体5在谐振腔3内倍频输出的532nm的LD泵浦激光光 源；也可以是808nm的LD2通过Nd: YV04晶体4和KTP晶体5的胶合晶体在谐振 腔3内倍频输出的532mn的LD泵浦激光光源；还可以是808nm的LD 2通过Nd: YAG晶体、LBO晶体在谐振腔3内倍频输出的473nm的LD泵浦激光光源或808nm 的UD2通过Nd: YV04晶体4、 LBO晶体在谐振腔3内倍频输出的671nm的LD泵 浦激光光源。
本实用新型利用自聚焦透镜梯度折射的原理，对输入光束进行整形，输出 的光束发散度小，光场均匀度高；通过改变自聚焦透镜的长度，可改变输出光 束直径，^T聚单片透镜入射口径相适配，最大程度减少光束镜腔内损耗，提 高光功率；同时，可减弱激光在光学准直过程中的衍射，提高光斑品质；由于 自聚焦光路焦距短，相对于球透镜，可缩短光学准直装置轴询尺寸，可进一步 使激光器小型化由自聚焦透镜和光学玻璃透镜组成的光学准直装置，热稳定 性好，从而可保证在温度变化情况下的光斑品质的稳定性而且本实用新型的 自聚焦扩束光学准直装置的生产成本低，易加工，适宜于批量生产应用。
权利要求1、一种自聚焦扩束光学准直装置，其特征在于所述装置是由设置于同一条光轴上的自聚焦透镜和光学汇聚透镜组成，所述光学汇聚透镜设置在自聚焦透镜的出射光路上。
2、 根据权利要求l所述的自聚焦扩束光学准直装置，其特征在于所述自聚焦透镜是一个圆柱体透镜，其直径是cl)0.lmm—小l0mm，长度为0. 1P—1P。
3、 根据权利要求l所述的自聚焦扩束光学准直装置，其特征在于所述光 学汇聚透镜是汇聚单片光学透镜或胶合透镜。
4、 根据权利要求3所述的自聚焦扩束光学准直装置，其特征在于所述汇 聚单片光学透镜是汇聚单片光学玻璃透镜；所述胶合透镜是用于汇聚的胶合透镜。
5、 一种自聚焦扩束光学准直系统，其特征在于所述系统包括光源、自聚 焦扩束光学准直装置，所述自聚焦扩束光学准直装置设置在光源的出射光路上。
6、 根据权利要求5所述的自聚焦扩束光学准直系统，其特征在于所述光 源是380 nm—2200nm的激光光源。
7、 根据权利要求6所述的自聚焦扩束光学准直系统，其特征在于所述激 光光源是808nm的LD，通过Nd: YV04晶体、KTP晶体倍频输出的532nm的LD 泵浦激光光源。
8、 根据权利要求6所述的自聚焦扩束光学准直系统，其特征在于所述激 光光源是808nm的LD，通过Nd: YV04和KTP的胶合晶体倍频输出的532nm的LD泵浦激光光源。
9、 根据权利要求6所述的自聚焦扩束光学准直系统，其特征在于所述激 光光源是808nm的LD，通过Nd: YAG晶体、LBO晶体倍频输出的473nm的LD泵浦激光光源。
10、 根据权利要求6所述的自聚焦扩束光学准直系统，其特征在于所述激光光源是808nm的LD，通过Nd: YV04晶体、LBO晶体倍频输出的671nm的LD泵浦激光光源。
专利摘要一种自聚焦扩束光学准直装置，是由设置于同一条光轴上的自聚焦透镜和光学汇聚透镜组成，所述光学汇聚透镜设置在自聚焦透镜的出射光路上；本实用新型利用自聚焦透镜梯度折射的原理、对自聚焦透镜长度的改变结合光学玻璃透镜，对输入光束进行整形、改变输出光束直径、减弱激光在光学准直过程中的衍射，从而实现了最大程度的减少光束镜腔内损耗，较好的热稳定性，提高了光功率、光斑品质，并缩短了光学准直装置轴向尺寸，进一步使激光器小型化，降低成本，易加工，适宜于批量生产应用。
文档编号G02B27/09GK201247348SQ20082002969
公开日2009年5月27日 申请日期2008年7月21日 优先权日2008年7月21日
发明者孙建华, 骏 王 申请人:西安华科光电有限公司