一种激光扩束装置的制作方法

本实用新型涉及激光扩束和准直技术领域，尤其涉及一种激光扩束装置。

背景技术：

激光具有方向性好、单色性高、相干性好的优点，在激光加工、激光医疗、激光检测与计量、非线性光学、超快激光学、激光雷达、激光制导和激光武器等领域有着越来越广泛的应用。通常情况下，所需要的激光光束要具有比较大的光束直径和较小的发散角。而激光器的输出光束直径通常较小，并具有一定的发散角，在实际使用中需根据使用要求对其进行调节。如在激光加工领域经过扩束的光束更有利于获得细小高功率密度焦斑，同时可通过调整光束发散角以调整工作面与焦面重合，使得加工效果更理想；在激光制导、测距等领域则可改善激光的准直性能，获得理想远距测量效果。

激光扩束镜按其扩束原理可分为折射型和反射镜两种。出射光束直径要求较小时，一般选择折射型扩束镜；如果出射光束直径要求较大时，则选用反射型扩束镜。折射型扩束镜系统结构相对简单，便于制造和调试，在满足光束直径放大比的条件下，应尽量选用折射型扩束镜。折射式扩束镜有伽利略式和开普勒式两种。最通用的扩束镜类型起源于伽利略望远镜，通常是由一个输入的凹透镜和一个输出的凸透镜组成，一般的低倍数加工扩束镜均采用该原理，因为其结构简单、体积小、成本较低。它的局限性在于不能容纳空间滤波或进行大倍率的扩束。在需要空间滤波或进行大倍率扩束时，一般使用开普勒望远镜，它一般有一个凸透镜作为输入镜片，把实焦距聚焦的光束发送到输出元件上。另外，可以通过在第一个透镜的焦点位置放置小孔以实现空间滤波。

虽然激光扩束镜的结构简单，具有可调功能的扩束镜产品也较多，但传统的激光扩束镜精度较低。

技术实现要素：

鉴于此，有必要提供了一种精度较高的激光扩束装置。

一种激光扩束装置，包括主镜筒、滑动镜筒和驱动螺母；

所述主镜筒的表面沿圆周方向开设有环形槽，所述主镜筒的一端的内侧安装有凸透镜组件；

所述滑动镜筒设于所述主镜筒内，所述滑动镜筒和所述主镜筒沿所述滑动镜筒的轴向滑动连接，所述滑动镜筒远离所述凸透镜组件的一端的内侧安装有凹透镜组件；

所述驱动螺母的一端套设于所述滑动镜筒上，所述驱动螺母和所述滑动镜筒螺纹连接，所述驱动螺母的另一端套设于所述主镜筒上，所述驱动螺母上开设有螺纹孔，所述螺纹孔内依次安装有钢球、压缩弹簧和锁紧螺钉，所述钢球通过所述锁紧螺钉和所述压紧弹簧压紧在所述环形槽内。

在其中一个实施例中，所述主镜筒的结构为两端开口的筒状结构。

在其中一个实施例中，所述滑动镜筒的结构为两端开口的筒状结构。

在其中一个实施例中，所述主镜筒上开设有贯穿所述主镜筒的筒壁的第一安装孔，所述第一安装孔沿垂直于所述主镜筒的轴向的方向延伸，所述第一安装孔内安装有导向螺钉，所述滑动镜筒上沿轴向开设有导向槽，所述导向螺钉的一端设于所述导向槽内，所述导向螺钉沿所述导向槽可相对滑动。

在其中一个实施例中，所述主镜筒上开设有贯穿所述主镜筒的筒壁的第二安装孔，所述第二安装孔内安装有锁紧螺钉，所述锁紧螺钉用于将所述主镜筒和滑动镜筒锁紧。

在其中一个实施例中，所述主镜筒内还安装有第一压圈和后保护盖，所述第一压圈压紧在所述凸透镜组件上，所述后保护盖将所述第一压圈和所述凸透镜组件封装于所述主镜筒内。

在其中一个实施例中，所述凸透镜组件包括第一镜框、第二压圈和凸透镜，所述凸透镜设于所述第一镜框内，所述第二压圈压紧在所述凸透镜上，所述第一压圈压紧在所述第一镜框上。

在其中一个实施例中，所述滑动镜筒内还安装有第三压圈和前保护盖，所述第三压圈压紧在所述凹透镜组件上，所述前保护盖将所述凹透镜组件封装于所述滑动镜筒内。

在其中一个实施例中，所述凹透镜组件包括第二镜框、第四压圈和凹透镜，所述凹透镜设于所述第二镜框内，所述第四压圈压紧在所述凹透镜上，所述第三压圈压紧在所述第二镜框上。

上述激光扩束装置，通过旋转驱动螺母，可带动滑动镜筒相对于主镜筒进行直线滑动，从而实现凹透镜组件与凸透镜组件之间的间距连续可调，实现光束发散角的连续可调。此外，上述激光扩束装置，凹透镜组件和凸透镜组件均采用模块化设计，可快速更换相应组件以适应不同波长和扩束倍率的要求等功能。凹透镜组件和凸透镜组件经光学定心加工保证光轴同轴度和平行度。上述激光扩束装置中，主镜筒与滑动镜筒之间的滑动连接处，驱动螺母与滑动镜筒的螺纹连接处，均采用精密研磨以保证运动精度，从而提高了光学系统的精度。

附图说明

图1为一实施方式的激光扩束装置的结构示意图；

图2为图1中凸透镜组件的结构示意图；

图3为图1中凹透镜组件的结构示意图；

图4为激光扩束装置的立体图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1，一实施方式的激光扩束装置100，采用折射伽利略式结构，包括主镜筒10、滑动镜筒20和驱动螺母30。

主镜筒10的结构为两端开口的筒状结构。主镜筒10的表面沿圆周方向开设有环形槽(图未标)。沿通过主镜筒10的轴线的平面进行切割，环形槽的截面为圆弧形。主镜筒10的一端的内侧安装有凸透镜组件12。

主镜筒10内还安装有第一压圈14和后保护盖16。第一压圈14压紧在凸透镜组件12上，后保护盖16将第一压圈14和凸透镜组件12封装于主镜筒10内。

具体的，主镜筒10安装凸透镜组件12的一端的筒壁内侧为台阶结构。凸透镜组件12卡设于该台阶结构上，并采用第一压圈14和后保护盖16压紧封装于主镜筒10内。更换凸透镜组件12时，只需将后保护盖16打开，即可快速方便的更换。

进一步的，请参考图2，凸透镜组件12包括第一镜框122、第二压圈124和凸透镜126。凸透镜126设于第一镜框122内，第二压圈124设于第一镜框122内且压紧在凸透镜126上。第一压圈14压紧在第一镜框122上。第一镜框122卡设于主镜筒20筒壁内的台阶结构上。

滑动镜筒20设于主镜筒30内。滑动镜筒20的结构为两端开口的筒状结构。滑动镜筒20和主镜筒30沿滑动镜筒20的轴向滑动连接。滑动镜筒20远离凸透镜组件12的一端的内侧安装有凹透镜组件22。滑动镜筒20内还安装有第三压圈24和前保护盖26。第三压圈24压紧在凹透镜组件22上，前保护盖26将凹透镜组件22封装于滑动镜筒20内。

具体的，滑动镜筒20的筒壁内侧沿圆周方向设有环形凸条21。凹透镜组件22设于该环形凸条21上，并采用第三压圈24和前保护盖26压紧封装于滑动镜筒20内。更换凹透镜组件22时，只需将前保护盖26打开，即可快速方便的更换。

进一步的，请参考图3，凹透镜组件22包括第二镜框222、第四压圈224和凹透镜226。第四压圈224和凹透镜226均设于第二镜框222内，且第四压圈224压紧在凹透镜226上。第三压圈24压紧在第二镜框222上。第二镜框222设于滑动镜筒20的筒壁内侧的环形凸条21上。

驱动螺母30的一端套设于滑动镜筒20上，驱动螺母30和滑动镜筒20螺纹连接。驱动螺母30的另一端套设于主镜筒10上。驱动螺母30上开设有螺纹孔(图未标)。具体的，驱动螺母30上开设有四个螺纹孔，且沿驱动螺母30的圆周方向均匀分布。螺纹孔内依次安装有钢球32、压缩弹簧34和锁紧螺钉36，钢球32通过锁紧螺钉36和压紧弹簧34压紧在主镜筒10表面的环形槽内。具体的，钢球32与主镜筒10上所设置的环形槽相接触，调节锁紧螺钉36，使得压缩弹簧34将钢球32压紧在主镜筒10的环形槽内，从而限制驱动螺母30的轴向移动自由度，使得驱动螺母30与主镜筒10形成转动副。

进一步的，驱动螺母30为中间开孔的环状结构，且驱动螺母30包括相互连接第一连接部31和第二连接部33。第一连接部31的内径小于第二连接部33的内径。第一连接部31套设于滑动镜筒20上，第一连接部31和滑动镜筒20通过螺纹连接。第二连接部32套设于主镜筒10上，螺纹孔开设于第二连接部32。此外，请参考图4，驱动螺母30的外表面开设有若干沿驱动螺母30轴线设置的凹槽，且凹槽沿驱动螺母30的圆周方向均匀分布。通过在驱动螺母30表面设置凹槽，从而使旋转驱动螺母30时更为省力。

进一步的，主镜筒10上开设有贯穿主镜筒10的筒壁的第一安装孔(图未标)。第一安装孔沿垂直于主镜筒10的轴向的方向延伸。第一安装孔内安装有导向螺钉11。滑动镜筒20上沿轴向开设有导向槽28。导向槽28的长度可以根据需要进行设置。导向螺钉11的一端设于导向槽28内，导向螺钉11沿导向槽28可相对滑动。导向螺钉11与滑动镜筒20上的导向槽28组成移动副，当驱动螺母30旋转时，即可驱动滑动镜筒20相对于主镜筒10进行直线移动，同时滑动镜筒20上的导向槽28长度决定其移动范围。

主镜筒10上开设有贯穿主镜筒10的筒壁的第二安装孔(图未标)。第二安装孔内安装有锁紧螺钉13，锁紧螺钉13用于将主镜筒10和滑动镜筒20锁紧。当滑动镜筒20位置调整合适后，采用锁紧螺钉13进行锁紧以防止其状态发生变化。

上述激光扩束装置100，通过旋转驱动螺母30，可带动滑动镜筒20相对于主镜筒10进行直线滑动，从而实现凹透镜组件22与凸透镜组件12之间的间距连续可调，实现光束发散角的连续可调。此外，上述激光扩束装置100，凹透镜组件22和凸透镜组件12均采用模块化设计，可快速更换相应组件以适应不同波长和扩束倍率的要求等功能，凹透镜组件22和凸透镜组件12经光学定心加工保证光轴同轴度和平行度。上述激光扩束装置100中，主镜筒10与滑动镜筒20之间的滑动连接处，驱动螺母30与滑动镜筒20的螺纹连接处，均采用精密研磨以保证运动精度，从而提高了光学系统的精度。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。