一种高倍率消球差紫外扩束镜的制作方法

本发明涉及激光，尤其涉及一种高倍率消球差紫外扩束镜。

背景技术：

1、激光具有极好的单色性、相干性以及方向性，并且具有极高的亮度。因此，激光已经广泛地应用于切割、焊接等多个领域。大多数的激光加工设备通常都配备了扩束镜，以在聚焦镜头前获得较大直径的激光光束。

2、公开号为cn110568588a的中国专利公开了本发明公开了一种扩束镜头，包括：第一扩束透镜组以及第二扩束透镜组，其中，所述第一扩束透镜组包括第一预设数量片球面透镜，所述第一预设数量片球面透镜沿第一扩束透镜组中的一个球面透镜的主光轴的延伸方向依次排列设置；所述第二扩束透镜组包括第二预设数量片球面透镜，所述第二预设数量片球面透镜沿第二扩束透镜组中的一个球面透镜的主光轴的延伸方向依次排列设置；所述第一扩束透镜组的入光面为用于接收入射光束的面，所述第二扩束透镜组位于所述第一扩束透镜组的出光侧。但是上述扩束镜头的光学结构较为复杂并且对扩束镜的球差校正效果较差，因此，提供一种高倍率消球差紫外扩束镜，能够在实现扩束镜小体量的同时提升扩束镜的球差校正效果，是非常有必要的。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种高倍率消球差紫外扩束镜，能够在实现扩束镜小体量的同时，提升扩束镜的球差校正效果。

2、本发明提供了一种高倍率消球差紫外扩束镜，包括第一扩束透镜组和第二扩束透镜组，其中，

3、所述第一扩束透镜组包括具有负屈折力的第一透镜；

4、所述第二扩束透镜组包括具有负屈折力的第二透镜和具有正屈折力的第三透镜，所述第二透镜和所述第三透镜分别沿第二扩束透镜组中任一透镜的主光轴的延伸方向依次排列设置；

5、所述第一扩束透镜组和所述第二扩束透镜组的主光轴共轴；

6、所述第一扩束透镜组的焦距f1满足：-5.5＜f1＜-4.5；

7、所述第二扩束透镜组的焦距f2满足：68.5＜f2＜71.5；

8、所述第二扩束透镜组与所述第一扩束透镜组的焦距之比满足：-15.89＜f2/f1＜-12.45。

9、在以上技术方案的基础上，优选的，所述第一透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第一透镜的像侧面近光轴处为凸面，所述第一透镜中物侧面的曲率半径等于所述第一透镜中像侧面的曲率半径。

10、在以上技术方案的基础上，优选的，所述第二透镜为弯月透镜，所述第二透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第二透镜的像侧面近光轴处为凹面。

11、更进一步优选的，所述第三透镜的物侧面近光轴处为凸面，所述第三透镜的像侧面近光轴处为凸面，所述第三透镜中物侧面的曲率半径大于所述第三透镜中像侧面的曲率半径。

12、更进一步优选的，所述高倍率消球差紫外扩束镜满足以下条件：

13、-5≤f2/f3≤-4；

14、其中，f2为所述第二透镜的焦距，f3为所述第三透镜的焦距。

15、更进一步优选的，所述高倍率消球差紫外扩束镜满足以下条件：

16、3.2≤(r21+r22)/(r21-r22)≤3.8；

17、其中，r21为所述第二透镜中物侧面的曲率半径，r22为所述第二透镜中像侧面的曲率半径。

18、更进一步优选的，所述高倍率消球差紫外扩束镜满足以下条件：

19、2.1≤(r31+r32)/(r31-r32)≤2.4；

20、其中，r31为所述第三透镜中物侧面的曲率半径，r32为所述第三透镜中像侧面的曲率半径。

21、更进一步优选的，所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜的材质均为熔石英玻璃。

22、更进一步优选的，所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜的折射率均为1.406~1.574。

23、更进一步优选的，所述第二扩束透镜组的整体长度为10mm~15mm，整个所述高倍率消球差紫外扩束镜的整体长度为50mm~80mm。

24、本发明提供的一种高倍率消球差紫外扩束镜相对于现有技术具有以下有益效果：

25、（1）通过对高倍率消球差紫外扩束镜中三片透镜的屈折力进行合理的配置使得扩束镜具有优良的放大倍数和球差校正效果，即将第一透镜设置为具有负屈折力，有利于使大角度的入射光线进入到扩束镜中，具有负屈折力的第二透镜能够使得经由第一透镜的入射光线更加平缓地进入扩束镜中，当光线进入具有正屈折力的第三透镜时，使得入射光线平缓过渡，使得中心和边缘视场光线均得到有效会聚，从而校正边缘像差，同时具有负屈折力的第二透镜能够与具有正屈折力的第三透镜的相配合，有利于平衡第二透镜产生的球差，并且第一扩束透镜组与第二扩束透镜组满足-5.5＜f1＜-4.5，68.5＜f2＜71.5，-15.89＜f2/f1＜-12.45等条件，有利于缩短扩束镜的总长实现小型化设计；

26、（2）当扩束镜满足关系式：3.2≤(r21+r22)/(r21-r22)≤3.8以及2.1≤(r31+r32)/(r31-r32)≤2.4时，有助于扩大扩束镜的放大倍数与其球差的修正效果，当扩束镜满足-5≤f2/f3≤-4时，可避免第二透镜负屈折力太弱而丧失与第三透镜正屈折力配合的功能，提升扩束镜中各透镜的匹配能力。

技术特征：

1.一种高倍率消球差紫外扩束镜，其特征在于，包括第一扩束透镜组(1)和第二扩束透镜组(2)，其中，

2.如权利要求1所述的高倍率消球差紫外扩束镜，其特征在于，所述第一透镜(11)的物侧面近光轴处为凸面，所述第一透镜(11)的像侧面近光轴处为凸面，所述第一透镜(11)中物侧面的曲率半径等于所述第一透镜(11)中像侧面的曲率半径。

3.如权利要求1所述的高倍率消球差紫外扩束镜，其特征在于，所述第二透镜(21)为弯月透镜，所述第二透镜(21)的物侧面近光轴处为凸面，所述第二透镜(21)的像侧面近光轴处为凹面。

4.如权利要求1所述的高倍率消球差紫外扩束镜，其特征在于，所述第三透镜(22)的物侧面近光轴处为凸面，所述第三透镜(22)的像侧面近光轴处为凸面，所述第三透镜(22)中物侧面的曲率半径大于所述第三透镜(22)中像侧面的曲率半径。

5.如权利要求1所述的高倍率消球差紫外扩束镜，其特征在于，所述高倍率消球差紫外扩束镜满足以下条件：

6.如权利要求1所述的高倍率消球差紫外扩束镜，其特征在于，所述高倍率消球差紫外扩束镜满足以下条件：

7.如权利要求1所述的高倍率消球差紫外扩束镜，其特征在于，所述高倍率消球差紫外扩束镜满足以下条件：

8.如权利要求1所述的高倍率消球差紫外扩束镜，其特征在于，所述第一透镜(11)、所述第二透镜(21)以及所述第三透镜(22)的材质均为熔石英玻璃。

9.如权利要求1~8任一项所述的高倍率消球差紫外扩束镜，其特征在于，所述第一透镜(11)、所述第二透镜(21)以及所述第三透镜(22)的折射率均为1.406~1.574。

10.如权利要求1所述的高倍率消球差紫外扩束镜，其特征在于，所述第二扩束透镜组(2)的整体长度为10mm~15mm，整个所述高倍率消球差紫外扩束镜的整体长度为50mm~80mm。

技术总结
本发明提出了一种高倍率消球差紫外扩束镜，涉及激光技术领域，包括第一扩束透镜组和第二扩束透镜组，其中，第一扩束透镜组包括具有负屈折力的第一透镜；第二扩束透镜组包括具有负屈折力的第二透镜和具有正屈折力的第三透镜，第二透镜和第三透镜位于同一光轴；第一扩束透镜组和第二扩束透镜组的主光轴共轴；第一扩束透镜组的焦距F1满足：‑5.5＜F1＜‑4.5；第二扩束透镜组的焦距F2满足：68.5＜F2＜71.5；第二扩束透镜组与第一扩束透镜组的焦距之比满足：‑15.89＜F2/F1＜‑12.45。本发明有助于实现扩束镜小体量的同时提升扩束镜的球差校正效果。

技术研发人员：李超,黄志华,朱星
受保护的技术使用者：武汉光至科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1