专利名称：一种紫外变倍扩束镜的制作方法
一种紫外变倍扩束镜
技术领域：
本发明涉及到光学镜头，尤其涉及一种紫外激光扩束镜。
背景技术：
光学扩束镜在激光加工光学系统中，占有相当重要的地位，根据拉氏不变量 (Lagrange) J = nD 0 = n' D' 0 '其中n和n'表示光学系统在介质中的折射率，当介质为空气时，n = n' = 1，D 和D'表示光学系统的入瞳直径和出瞳直径；e和e ‘表示入射光的视场角和出射光的视 场角，当视场角很小时，可以用弧度来表示，由上式可见，当出射的激光束有发散角时，即9 较大时，通过扩束镜由D — D'，即放大/D倍，都可使激光束的发散角缩小0倍， 从而达到整形激光束的目的。另一方面，一般的激光束出光直径都很小(约①=1mm左右)，为此，要直接聚焦 这么细的光束，其瑞利斑就很大，据瑞利斑公式瑞利斑直径8 = 2. 44 A f/D可见，D越小，5就越大，这样会大大地降低了系统的加工精度。鉴于以上两个基 本要求，激光加工的光学系统一般都要配用扩束镜。
发明内容本发明提供了一种紫外激光变倍扩束镜该扩束镜可在更大的范围内调节激光光 束输出大小。本发明所采取的技术方案是一种紫外变倍扩束镜，用于紫外激光扩束，其包括沿 着光束入射方向依次排列的第一透镜(L1)、第二透镜(L2)以及第三透镜(L3)，该紫外变倍 扩束镜的入射孔径为1mm，波长为355mm ；所述的第一透镜(L1)和第三透镜(L3)都为双凸 透镜，第二透镜(L2)为双凹透镜，且三个透镜位于同一光轴上；所述的第一透镜(L1)与第 二透镜(L2)在光轴上的间距为d2 = 3 10. 3mm，所述的第二透镜(L1)与第三透镜(L1) 在光轴上的间距为d4 = 149 158. 1mm。其中，所述的d2 = 10. 3mm,所述的d4 = 149mm,该紫外变倍扩束镜的扩束倍数为4。其中，所述的d2 = 6. 6mm，所述的d4 = 155. 4mm，该紫外变倍扩束镜的扩束倍数为 7。其中，所述的d2 = 3mm,所述的d4 = 158. 1mm,该紫外变倍扩束镜的扩束倍数为 10。其中，所述的第一透镜(L1)由面曲率分别为R1和R2的两个曲面S1和S2构成， R1为100. 00mm, R2为-13. 24mm，且在光轴上的中心厚度dl为3. 00mm。其中，所述的第二透镜(L2)由面曲率分别为R3和R4的两个曲面S3和S4构成，R3为-10. 00mm, R4为7. 40mm,且在光轴上的中心厚度d3为2. 00mm。其中，所述的第三透镜(L3)由面曲率分别为R5和R6的两个曲面S5和S6构成， R5为517. 32mm, R6为-99. 22mm，且在光轴上的中心厚度d5为3. 00mm。其中，所述的紫外变倍扩束镜的三个透镜的材料相同，均为Nd/Vd = 1. 46/67. 80。本发明的紫外激光变倍扩束镜可使的激光聚焦系统得到较大的像方孔径角，极大 地提高激光聚焦时焦点处的能量密度，并且提高激光的加工效率；同时，由于激光光束的扩 束倍数可以随时进行调节，可以针对不同激光器输出的不同激光参数而使用同一种光学应 用系统；同时也可用于同一类型的激光输出参数应用于不同的激光应用光学系统对激光输 入参数有不同要求。
下面参照附图结合实施方式对本发明作进一步的描述。图1为本发明的结构示意图；图2为本发明光学传递函数MTF图；图3为本发明最大光程差示图。
具体实施例激光加工过程中，通常要求激光在聚焦点的能量非常集中，保证激光加工过程聚 焦点的能量密度，使得激光有效地工作，并提高激光的工作效率。要提高激光的聚焦能量密 度，就要获得尽可能小的聚焦点。根据衍射极限理论激光的发散角θ与光腰直径Cltl的关
系为…式其中对于使用一定的激光器，激光的波长λ是一定的，所以，激光的发散角 π ,
θ与光腰直径Cltl的乘积为常数。从激光器输出的激光光束直径一般较小，在通过一定焦距 的会聚光学系统聚焦之前，要求扩大光束直径以减小发散角θ，同时获得较大的入射光束 直径。假设在激光器与焦距为f的会聚光学系统中加入一个激光扩束系统，根据要求选用 适当的扩束倍数β，使激光光束扩大到直径为D= β ^dtl，此时激光的发散角θ λ仍满足
权利要求
1.一种紫外变倍扩束镜，用于紫外激光扩束，其特征在于其包括沿着光束入射方向 依次排列的第一透镜(Li)、第二透镜(L2)以及第三透镜(L3)，该紫外变倍扩束镜的入射孔 径为1mm，波长为355mm;所述的第一透镜(Li)和第三透镜(L3)都为双凸透镜，第二透镜 (L2)为双凹透镜，且三个透镜位于同一光轴上；所述的第一透镜(Li)与第二透镜(L2)在 光轴上的间距为d2 = 3 10. 3mm，所述的第二透镜(Li)与第三透镜(Li)在光轴上的间距 为 d4 = 149 158. 1mm。
2.根据权利要求1所述的紫外变倍扩束镜，其特征在于所述的d2= 10. 3mm，所述的 d4 = 149mm，该紫外变倍扩束镜的扩束倍数为4。
3.根据权利要求1所述的紫外变倍扩束镜，其特征在于所述的d2= 6. 6mm，所述的d4 =155. 4mm，该紫外变倍扩束镜的扩束倍数为7。
4.根据权利要求1所述的紫外变倍扩束镜，其特征在于所述的d2= 3mm，所述的d4 =158. 1mm，该紫外变倍扩束镜的扩束倍数为10。
5.根据权利要求1所述的紫外变倍扩束镜，其特征在于所述的第一透镜(Li)由面曲 率分别为Rl和R2的两个曲面Sl和S2构成，Rl为100. 00mm, R2为-13. 24mm，且在光轴上 的中心厚度dl为3. 00mm。
6.根据权利要求1所述的紫外变倍扩束镜，其特征在于所述的第二透镜(L2)由面曲 率分别为R3和R4的两个曲面S3和S4构成，R3为-10. 00mm, R4为7. 40mm,且在光轴上的 中心厚度d3为2. OOmm0
7.根据权利要求1所述的紫外变倍扩束镜，其特征在于所述的第三透镜(L3)由面曲 率分别为R5和R6的两个曲面S5和S6构成，R5为517. 32mm, R6为-99. 22mm,且在光轴上 的中心厚度d5为3. 00mm。
8.根据权利要求1所述的紫外变倍扩束镜，其特征在于所述的紫外变倍扩束镜的三 个透镜的材料相同，均为Nd/Vd = 1. 46/67. 80。
全文摘要
本发明提供一种紫外变倍扩束镜，用于紫外激光扩束，包括沿着光束入射方向依次排列的第一、二、三透镜，该紫外变倍扩束镜的入射孔径为1mm，入射激光波长为355mm；所述第一、三透镜都为双凸透镜，第二透镜为双凹透镜，且三个透镜位于同一光轴上；所述的第一透镜与第二透镜在光轴上的间距为d2＝3～10.3mm，所述第二透镜和第三透镜在光轴上的间距为d4＝149～158.1mm。本发明达到的有益效果是可使的激光聚焦系统得到较大的像方孔径角，提高激光聚焦时焦点处的能量密度，并且提高激光的加工效率；同时，由于激光光束的扩束倍数可调节，可以针对不同激光器输出的不同激光参数而使用同一种光学应用系统进行加工。
文档编号G02B27/09GK102004319SQ20101050003
公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者汪玉树, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司