大变倍比多波长激光整形扩束准直镜头的制作方法

1.本实用新型涉及一种光学镜头领域，尤其涉及一种大变倍比多波长激光整形扩束准直镜头。


背景技术：

2.激光是现代光学仪器常用的一种光源。激光器出射光斑一般在几微米且能量分布为高斯分布。对于大型光电仪器检测，常要求入射光源具有大口径、能量均匀分布且准直度好。因此，研发大变倍比激光整形扩束准直镜头是目前亟待解决的问题。同时，整形扩束准直镜头应在多个激光波长下都具有良好性能，以满足不同激光波长的应用需求。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种大变倍比多波长激光整形扩束准直镜头。
4.本实用新型为解决技术问题所采用的技术方案如下：
5.大变倍比多波长激光整形扩束准直镜头，从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、光阑、具有负光焦度的第五透镜和具有负光焦度的第六透镜、具有负光焦度的第七透镜和具有正光焦度的第八透镜；所述第一透镜的凸面和第三透镜的凸面都是偶次非球面；第一透镜和第二透镜组成双胶合透镜，第三透镜和第四透镜组成双胶合透镜，第五透镜和第六透镜组成双胶合透镜，第七透镜和第八透镜组成双胶合透镜；所述镜头将激光器发出的高斯光束整形扩束准直为所需光束口径的均匀强度平顶光束。
6.进一步地，所述激光器为出射可见或近红外多种波长的连续激光的激光器。
7.进一步地，所述镜头的扩束比大于10。
8.本实用新型的有益效果为：
9.本实用新型的大变倍比多波长激光整形扩束准直镜头，通过第一透镜和第三透镜的凸面都是偶次非球面，可以很好的对高斯光束进行整形。再结合第一透镜和第二透镜构成胶合透镜、第三透镜和第四透镜构成胶合透镜、第五透镜和第六透镜构成胶合透镜、第七透镜和第八透镜构成胶合透镜，可以很好的矫正球面系统及多波长结构带来的色差。基于非球面与球面相结合设计的大变倍多波长整形准直扩束镜头的光学系统，出射光束的均匀度上有非常显著的提高，且利用胶合透镜解决了多波长可能导致的色差问题。本实用新型使用较少透镜片数、仅三种光学材料，能将不同束腰半径的高斯光束整形为平顶光束，并在较长范围内保持平顶分布。使入射光源具有大口径、多波长、能量均匀分布且准直度好的优点，适用于大型光电仪器检测，同时，在多个激光波长下都具有良好性能，满足不同激光波长的应用需求。
附图说明
10.为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
11.图1为本实用新型实施例提供的大变倍多波长整形扩束准直镜头的光学结构图。
12.图2为本实用新型实施例提供的大变倍多波长整形扩束准直镜头的光路图。
13.图3为本实用新型实施例提供的大变倍多波长整形扩束准直镜头的入射相对照度图。
14.图4为本实用新型实施例提供的波长为1064nm时大变倍多波长整形扩束准直镜头的出射相对照度图。
15.图5为本实用新型实施例提供的波长为1331nm时大变倍多波长整形扩束准直镜头的出射相对照度图。
16.图6为本实用新型实施例提供的波长为1550nm时大变倍多波长整形扩束准直镜头的出射相对照度图。
17.附图标记说明：
18.1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、光阑；6、第五透镜；7、第六透镜；8、第七透镜。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
20.如图1
‑
2所示，本实用新型提供的大变倍比多波长激光整形扩束准直镜头，沿光轴从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第一透镜1、具有负光焦度的第二透镜2、具有正光焦度的第三透镜3、具有正光焦度的第四透镜4、光阑5、具有负焦度的第五透镜6和具有负焦度的第六透镜7、具有负光焦度的第七透镜8和具有正光焦度的第八透镜9；其中，所述第一透镜1的凸面和第三透镜3的凸面都是偶次非球面，所述第二透镜2、所述第四透镜4、所述第五透镜6、所述第六透镜7、所述第七透镜8、所述第八透镜9为球面透镜，所述第一透镜1和所述第二透镜2构成胶合透镜，所述第三透镜3和第四透镜4构成胶合透镜，所述第五透镜6和第六透镜7构成胶合透镜，所述第七透镜8和第八透镜9构成胶合透镜。通过这些透镜将激光器发出的高斯光束整形扩束准直为所需光束口径的均匀强度平顶光束。
21.本实施例的技术方案，通过设置四组胶合透镜，有利于系统多波长色差的校正；通过球面透镜和非球面透镜的搭配，从而实现对激光光束的整形与大变倍扩束准直。
22.本实施例大变倍多波长整形扩束准直镜头入射光束口径为2mm，出射光束口径为30mm，总长为303.914mm。镜头从物方(obj)到像方(ima)的所有的透镜的每个面的表面类型、曲率半径、厚度、折射率以及阿贝常数等相关参数如表1所示。
23.表1所有的透镜的每个面的相关参数
[0024][0025]
上表中，sto对应光阑5，面序号2和3对应第一透镜1，面序号3和4第二透镜2，面序号5和6对应第三透镜3，面序号6和7对应第四透镜4，面序号9和10对应第五透镜6，面序号10和11对应第六透镜7，面序号12和13对应第七透镜8，面序号13和14对应第八透镜9。
[0026]
各镜面的非球面系数如表2所示。表2镜面的非球面系数
[0027][0028][0029]
e代表科学记号。
[0030]
同时，本实施例中的偶次非球面镜面公式满足：
[0031][0032]
上式中：h表示透镜表面上各点的y轴坐标值；c为透镜表面的曲率半径r的倒数；k为圆锥系数，a1、a2、a3、a4、a5、a6为高阶非球面系；z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距离非球面顶点的距离矢量高度。
[0033]
本实用新型采用的激光器为出射可见或近红外多种波长的连续激光的激光器，大变倍多波长整形扩束准直镜头的入射相对照度如图3所示，当波长为1064nm时，大变倍多波长整形扩束准直镜头的出射相对照度如图4所示，当波长为1331nm时，大变倍多波长整形扩束准直镜头的出射相对照度如图5所示，当波长为1550nm时，大变倍多波长整形扩束准直镜头的出射相对照度如图6所示。可见，从激光器发出的强度呈不均匀分布的高斯光束经过大变倍多波长整形扩束准直镜头后被整形为均匀准直分布的平顶光束，从而实现了能量传输的高效性，镜头的扩束比大于10。
[0034]
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。