一种红外大口径激光准直扩束系统的制作方法

本发明属于激光雷达，具体涉及一种红外大口径激光准直扩束系统的设计。

背景技术：

1、目前，在激光的各种应用中，都会牵涉到对激光光束、光斑的调整问题。随着激光雷达技术的不断发展，在实际应用中对远作用距离雷达的需求越来越大，提高雷达作用距离的手段主要有：提高激光源发射功率、提高发射激光的平行度、加大接收口径等；其中，前者可通过脉冲光纤激光器来实现，后两者都可以通过对激光光源的光斑扩束来实现，而现有技术中较少有公开红外激光雷达的扩束镜结构。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中缺少红外激光雷达的扩束镜结构的问题，提出了一种红外大口径激光准直扩束系统。

2、本发明的技术方案为：一种红外大口径激光准直扩束系统，包括沿激光传播主轴方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，第一透镜为凹平负透镜，第二透镜为凹凸负透镜，第三透镜为平凸正透镜；第一透镜的光焦度为负，第二透镜的光焦度为负，第三透镜的光焦度为正；第一透镜与第二透镜的焦距之比为0.05，第三透镜与第二透镜的焦距之比为-0.48；红外大口径激光准直扩束系统的入瞳数值孔径为0.14；红外大口径激光准直扩束系统的光学总长与第三透镜的焦距之比为1～1.029。

3、进一步地，第一透镜包括第一凹面和第一平面，第一凹面为用于接收入射激光的表面，第一平面为第一透镜的出光面；第二透镜包括第二凹面和第一凸面，第二凹面为用于接收第一平面出射光的表面，第一凸面为第二透镜的出光面；第三透镜包括第二平面和第二凸面，第二平面为用于接收第一凸面出射光的表面，第二凸面为第三透镜的出光面。

4、进一步地，第一透镜的材料为h-k9；第一凹面与第一平面之间沿主轴方向的中心厚度为9.99mm。

5、进一步地，第一凹面为球面，其曲率半径为-10.234mm。

6、进一步地，第一平面与第二凹面之间为空气，沿主轴方向其中心厚度为100.00mm。

7、进一步地，第二透镜的材料为h-k9；第二凹面与第一凸面之间沿主轴方向的中心厚度为10.00mm。

8、进一步地，第二凹面为球面，其曲率半径为-33.206mm。

9、进一步地，第一凸面为球面，其曲率半径为-39.784mm；第一凸面与第二平面之间为空气，沿主轴方向其中心厚度为65.47mm。

10、进一步地，第三透镜的材料为h-k9；第二平面与第二凸面之间沿主轴方向的中心厚度为9.01mm。

11、进一步地，第二凸面为非球面，其曲率半径为-97.218mm，其圆锥系数为-0.541。

12、本发明的有益效果是：

13、(1)本发明通过采用三片式准直扩束镜将从光纤出射的大发散角激光扩束为光斑直径可达72mm的准直光束，准直效果好，所采用的镜片数量少，仅有一个非球面，物料成本低。

14、(2)本发明的系统设计有效地减小了系统的整体长度，且出射光束散角小，实现了远距离激光探测，可广泛应用于激光测距、激光雷达、激光制导、激光跟踪、激光指示、激光武器、激光通讯等民用、科研及军事装备系统中。

技术特征：

1.一种红外大口径激光准直扩束系统，其特征在于，包括沿激光传播主轴方向依次设置的第一透镜(l1)、第二透镜(l2)和第三透镜(l3)，所述第一透镜(l1)为凹平负透镜，所述第二透镜(l2)为凹凸负透镜，所述第三透镜(l3)为平凸正透镜；

2.根据权利要求1所述的红外大口径激光准直扩束系统，其特征在于，所述第一透镜(l1)包括第一凹面(101)和第一平面(102)，所述第一凹面(101)为用于接收入射激光的表面，所述第一平面(102)为第一透镜(l1)的出光面；

3.根据权利要求2所述的红外大口径激光准直扩束系统，其特征在于，所述第一透镜(l1)的材料为h-k9；

4.根据权利要求3所述的红外大口径激光准直扩束系统，其特征在于，所述第一凹面(101)为球面，其曲率半径为-10.234mm。

5.根据权利要求2所述的红外大口径激光准直扩束系统，其特征在于，所述第一平面(102)与第二凹面(201)之间为空气，沿主轴方向其中心厚度为100.00mm。

6.根据权利要求2所述的红外大口径激光准直扩束系统，其特征在于，所述第二透镜(l2)的材料为h-k9；

7.根据权利要求6所述的红外大口径激光准直扩束系统，其特征在于，所述第二凹面(201)为球面，其曲率半径为-33.206mm。

8.根据权利要求2所述的红外大口径激光准直扩束系统，其特征在于，所述第一凸面(202)为球面，其曲率半径为-39.784mm；

9.根据权利要求2所述的红外大口径激光准直扩束系统，其特征在于，所述第三透镜(l3)的材料为h-k9；

10.根据权利要求2所述的红外大口径激光准直扩束系统，其特征在于，所述第二凸面(302)为非球面，其曲率半径为-97.218mm，其圆锥系数为-0.541。

技术总结
本发明公开了一种红外大口径激光准直扩束系统，包括沿激光传播主轴方向依次设置的第一透镜(L1)、第二透镜(L2)和第三透镜(L3)，第一透镜(L1)为凹平负透镜，第二透镜(L2)为凹凸负透镜，第三透镜(L3)为平凸正透镜。本发明通过采用三片式准直扩束镜将从光纤出射的大发散角激光扩束为光斑直径可达72mm的准直光束，准直效果好，所采用的镜片数量少，仅有一个非球面，物料成本低。本发明的系统设计有效地减小了系统的整体长度，且出射光束散角小，实现了远距离激光探测，可广泛应用于激光测距、激光雷达、激光制导、激光跟踪、激光指示、激光武器、激光通讯等民用、科研及军事装备系统中。

技术研发人员：蒋呈阅,唐海军
受保护的技术使用者：成都迅翼卫通科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15