專利名稱：一種紫外變倍擴束鏡的制作方法
一種紫外變倍擴束鏡
技術領域：
本發明涉及到光學鏡頭，尤其涉及一種紫外激光擴束鏡。
背景技術：
光學擴束鏡在激光加工光學系統中，占有相當重要的地位，根據拉氏不變量 (Lagrange) J = nD 0 = n' D' 0 '其中n和n'表示光學系統在介質中的折射率，當介質為空氣時，n = n' = 1，D 和D'表示光學系統的入瞳直徑和出瞳直徑；e和e ‘表示入射光的視場角和出射光的視 場角，當視場角很小時，可以用弧度來表示，由上式可見，當出射的激光束有發散角時，即9 較大時，通過擴束鏡由D — D'，即放大/D倍，都可使激光束的發散角縮小0倍， 從而達到整形激光束的目的。另一方面，一般的激光束出光直徑都很小(約①=1mm左右)，為此，要直接聚焦 這么細的光束，其瑞利斑就很大，據瑞利斑公式瑞利斑直徑8 = 2. 44 A f/D可見，D越小，5就越大，這樣會大大地降低了系統的加工精度。鑒于以上兩個基 本要求，激光加工的光學系統一般都要配用擴束鏡。
發明內容本發明提供了一種紫外激光變倍擴束鏡該擴束鏡可在更大的范圍內調節激光光 束輸出大小。本發明所采取的技術方案是一種紫外變倍擴束鏡，用于紫外激光擴束，其包括沿 著光束入射方向依次排列的第一透鏡(L1)、第二透鏡(L2)以及第三透鏡(L3)，該紫外變倍 擴束鏡的入射孔徑為1mm，波長為355mm ；所述的第一透鏡(L1)和第三透鏡(L3)都為雙凸 透鏡，第二透鏡(L2)為雙凹透鏡，且三個透鏡位于同一光軸上；所述的第一透鏡(L1)與第 二透鏡(L2)在光軸上的間距為d2 = 3 10. 3mm，所述的第二透鏡(L1)與第三透鏡(L1) 在光軸上的間距為d4 = 149 158. 1mm。其中，所述的d2 = 10. 3mm,所述的d4 = 149mm,該紫外變倍擴束鏡的擴束倍數為4。其中，所述的d2 = 6. 6mm，所述的d4 = 155. 4mm，該紫外變倍擴束鏡的擴束倍數為 7。其中，所述的d2 = 3mm,所述的d4 = 158. 1mm,該紫外變倍擴束鏡的擴束倍數為 10。其中，所述的第一透鏡(L1)由面曲率分別為R1和R2的兩個曲面S1和S2構成， R1為100. 00mm, R2為-13. 24mm，且在光軸上的中心厚度dl為3. 00mm。其中，所述的第二透鏡(L2)由面曲率分別為R3和R4的兩個曲面S3和S4構成，R3為-10. 00mm, R4為7. 40mm,且在光軸上的中心厚度d3為2. 00mm。其中，所述的第三透鏡(L3)由面曲率分別為R5和R6的兩個曲面S5和S6構成， R5為517. 32mm, R6為-99. 22mm，且在光軸上的中心厚度d5為3. 00mm。其中，所述的紫外變倍擴束鏡的三個透鏡的材料相同，均為Nd/Vd = 1. 46/67. 80。本發明的紫外激光變倍擴束鏡可使的激光聚焦系統得到較大的像方孔徑角，極大 地提高激光聚焦時焦點處的能量密度，并且提高激光的加工效率；同時，由于激光光束的擴 束倍數可以隨時進行調節，可以針對不同激光器輸出的不同激光參數而使用同一種光學應 用系統；同時也可用于同一類型的激光輸出參數應用于不同的激光應用光學系統對激光輸 入參數有不同要求。
下面參照附圖結合實施方式對本發明作進一步的描述。圖1為本發明的結構示意圖；圖2為本發明光學傳遞函數MTF圖；圖3為本發明最大光程差示圖。
具體實施例激光加工過程中，通常要求激光在聚焦點的能量非常集中，保證激光加工過程聚 焦點的能量密度，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，就要獲得盡可能小的聚焦點。根據衍射極限理論激光的發散角θ與光腰直徑Cltl的關
系為…式其中對于使用一定的激光器，激光的波長λ是一定的，所以，激光的發散角 π ,
θ與光腰直徑Cltl的乘積為常數。從激光器輸出的激光光束直徑一般較小，在通過一定焦距 的會聚光學系統聚焦之前，要求擴大光束直徑以減小發散角θ，同時獲得較大的入射光束 直徑。假設在激光器與焦距為f的會聚光學系統中加入一個激光擴束系統，根據要求選用 適當的擴束倍數β，使激光光束擴大到直徑為D= β ^dtl，此時激光的發散角θ λ仍滿足
權利要求
1.一種紫外變倍擴束鏡，用于紫外激光擴束，其特征在于其包括沿著光束入射方向 依次排列的第一透鏡(Li)、第二透鏡(L2)以及第三透鏡(L3)，該紫外變倍擴束鏡的入射孔 徑為1mm，波長為355mm;所述的第一透鏡(Li)和第三透鏡(L3)都為雙凸透鏡，第二透鏡 (L2)為雙凹透鏡，且三個透鏡位于同一光軸上；所述的第一透鏡(Li)與第二透鏡(L2)在 光軸上的間距為d2 = 3 10. 3mm，所述的第二透鏡(Li)與第三透鏡(Li)在光軸上的間距 為 d4 = 149 158. 1mm。
2.根據權利要求1所述的紫外變倍擴束鏡，其特征在于所述的d2= 10. 3mm，所述的 d4 = 149mm，該紫外變倍擴束鏡的擴束倍數為4。
3.根據權利要求1所述的紫外變倍擴束鏡，其特征在于所述的d2= 6. 6mm，所述的d4 =155. 4mm，該紫外變倍擴束鏡的擴束倍數為7。
4.根據權利要求1所述的紫外變倍擴束鏡，其特征在于所述的d2= 3mm，所述的d4 =158. 1mm，該紫外變倍擴束鏡的擴束倍數為10。
5.根據權利要求1所述的紫外變倍擴束鏡，其特征在于所述的第一透鏡(Li)由面曲 率分別為Rl和R2的兩個曲面Sl和S2構成，Rl為100. 00mm, R2為-13. 24mm，且在光軸上 的中心厚度dl為3. 00mm。
6.根據權利要求1所述的紫外變倍擴束鏡，其特征在于所述的第二透鏡(L2)由面曲 率分別為R3和R4的兩個曲面S3和S4構成，R3為-10. 00mm, R4為7. 40mm,且在光軸上的 中心厚度d3為2. OOmm0
7.根據權利要求1所述的紫外變倍擴束鏡，其特征在于所述的第三透鏡(L3)由面曲 率分別為R5和R6的兩個曲面S5和S6構成，R5為517. 32mm, R6為-99. 22mm,且在光軸上 的中心厚度d5為3. 00mm。
8.根據權利要求1所述的紫外變倍擴束鏡，其特征在于所述的紫外變倍擴束鏡的三 個透鏡的材料相同，均為Nd/Vd = 1. 46/67. 80。
全文摘要
本發明提供一種紫外變倍擴束鏡，用于紫外激光擴束，包括沿著光束入射方向依次排列的第一、二、三透鏡，該紫外變倍擴束鏡的入射孔徑為1mm，入射激光波長為355mm；所述第一、三透鏡都為雙凸透鏡，第二透鏡為雙凹透鏡，且三個透鏡位于同一光軸上；所述的第一透鏡與第二透鏡在光軸上的間距為d2＝3～10.3mm，所述第二透鏡和第三透鏡在光軸上的間距為d4＝149～158.1mm。本發明達到的有益效果是可使的激光聚焦系統得到較大的像方孔徑角，提高激光聚焦時焦點處的能量密度，并且提高激光的加工效率；同時，由于激光光束的擴束倍數可調節，可以針對不同激光器輸出的不同激光參數而使用同一種光學應用系統進行加工。
文檔編號G02B27/09GK102004319SQ20101050003
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者汪玉樹, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司