專利名稱：大口徑高功率激光縮束透鏡的制作方法
技術領域：
本發明屬于光學領域，涉及一種縮束透鏡，尤其涉及一種能夠完成大口徑高功率激光縮束透鏡。
背景技術：
在激光測量系統中，需要對激光的遠場、近場等參數進行測量，由于激光束口徑非常大(360mmX 360mm)，而測試儀器的輸入口徑一般又較小，因此，在測試光路中需要首先對主光路的激光束進行縮束，以便與后續測試設備的輸入口徑相匹配。 目前的測試系統中的縮束光學元件一般有大口徑的離軸非球面反射鏡、大口徑的旋轉對稱非球面透鏡。兩種類型的元件各有優缺點，大口徑的離軸非球面反射鏡降低了光束對材料的要求，但是元件為大口徑的離軸非球面，給元件的加工、檢測帶來了很大的困難，并且元件難以達到較高的面形精度，最終帶給系統波前較大誤差；大口徑的旋轉對稱非球面透鏡對材料有較高的要求，根據目前的材料參數測試結果顯示材料指標能夠滿足使用要求，相比較離軸的非球面元件，旋轉對稱的元件更容易加工、達到更高的波前精度。目前的高功率激光波長為1053nm、351nm(使用波長)，而透鏡波前測試儀器(例如各種類型的干涉儀)的檢測波長為632. 8nm，非球面透鏡在檢測過程中需要設計專用的補償透鏡，以便補償兩個波長(使用波長和檢測波長)之間的色差。并且非球面透鏡的口徑大，非球面透鏡和后組負透鏡組的對接存在較大的難度，系統對接的精確與否決定系統透射波前的光束質量，對測量結果有很大的影響。
發明內容
為了解決背景技術中存在的目前激光測量系統中，大口徑非球面透鏡的測試需要設計專用的補償透鏡，以及大口徑非球面透鏡與后組負透鏡組的對接偏差大等技術問題，本發明提供了一種不需要專用的補償透鏡以及提高對接精度的大口徑高功率激光縮束透鏡。本發明的技術解決方案是本發明提供了一種大口徑高功率激光縮束透鏡，包括光入射面以及光出射面，其特殊之處在于所述光入射面是非球面；所述光出射面是平面。上述光入射面是二次非球面。上述光入射面是旋轉對稱的二次非球面。本發明的優點是本發明所提供的大口徑高功率激光縮束透鏡是一件旋轉對稱的二次非球面透鏡元件，沿著光束入射方向，透鏡的第一面為二次非球面，透鏡的第二面為平面，透鏡的使用波長為1053nm(或者351nm)，透鏡的材料為能夠較好的透過遠紫外到近紅外波段的光學材料。該大口徑、高功率激光縮束透鏡在加工、檢測階段不需要專用的補償透鏡，可以在使用波長和檢測波長兩個波長上同時成理想的像；并且非球面縮束透鏡的第二面為平面，在縮束系統的對接中可以利用平面完成非球面縮束透鏡與后組負透鏡組的自準、穿光后對接，保證從縮束系統出射的光束質量。
圖I是本發明所提供的大口徑高功率激光縮束透鏡的結構示意圖；圖2是本發明所提供的大口徑高功率激光縮束透鏡在使用波長狀態下的光路示意圖；圖3是本發明所提供的大口徑高功率激光縮束透鏡在使用波長狀態下的波前示意圖；圖4是本發明所提供的大口徑高功率激光縮束透鏡在檢測波長狀態下的光路示意圖； 圖5是本發明所提供的大口徑高功率激光縮束透鏡在檢測波長狀態下的波前示意圖；圖6是本發明所提供的大口徑高功率激光縮束透鏡的使用狀態參考圖。其中I-光入射面；2-光出射面。
具體實施例方式參見圖I，本發明提供了一種大口徑高功率激光縮束透鏡，該透鏡是一件旋轉對稱的二次非球面透鏡元件，沿著光束入射方向，透鏡的第一面(光入射面I)為二次非球面，透鏡的第二面(光出射面2)為平面，該平面在縮束系統的對接中可以利用平面完成縮束透鏡與后組負透鏡組的自準、穿光后對接，保證從縮束系統出射的光束質量。透鏡的使用波長為1053nm(或者351nm)，透鏡的材料為能夠較好的透過遠紫外到近紅外波段的光學材料。本發明所提供的透鏡在加工、檢測階段不需要專用的補償透鏡，可以在使用波長和檢測波長兩個波長上同時成理想的像。大口徑高功率激光縮束透鏡元件使用波長為1053nm(或者351nm)，因此，首先在光學設計上要保證在使用波長下的透鏡波前是理想的，透鏡在使用波長狀態下的設計光路見圖2所示，波前差見圖3所示，透鏡在使用波長狀態下的波前差PV = O. 0013 λ，λ =1053nm,波前差是理想的。由于目前干涉儀等檢測設備的檢測波長為632. 8nm，因此大口徑高功率激光縮束透鏡元件在使用波長1053nm (或者351nm)下無法完成波前檢測。在光學設計上要保證在檢測波長632. 8nm下的透鏡波前是理想的，透鏡在檢測波長632. 8nm狀態下的設計光路見圖4所示，波前差見圖5所示，透鏡在使用波長狀態下的波前差PV = O. 05 λ，λ = 632. 8nm，波前差是理想的。大口徑高功率激光縮束透鏡用于對大口徑高功率激光進行縮束，需要和后組負透鏡組共同完成縮束功能，如圖6所示。前后透鏡組的裝配精度關系到縮束后的光束質量，此處利用經緯儀首先完成經緯儀和負透鏡組的自準、穿光軸，然后將經緯儀旋轉180°，完成經緯儀和非球面縮束透鏡的自準、穿光軸，從而完成整個縮束系統的對接。從而保證從縮束系統出射的光束質量。大口徑高功率激光縮束透鏡綜合考慮了透鏡在設計、檢測以及后續的裝調整個過程中所體現出來的優點。大口徑高功率激光縮束透鏡用于對入射的大口徑、高功率激光束進行縮束，能夠對使用波長1053nm(或者351nm)和檢測波長632. 8nm同時理想成像，大大簡化了元件的檢測。在縮束系統的對接階段，利用經緯儀首先完成經緯儀和負透鏡組的自準、穿光軸，然后將經緯儀旋轉180°，完成經緯儀和非球面縮束透鏡的自準、穿光軸，從而完成整個縮束系統的對接，保證從縮束系統出射的光束質量
權利要求
1.一種大口徑高功率激光縮束透鏡，包括光入射面以及光出射面，其特征在于所述光入射面是非球面；所述光出射面是平面。
2.根據權利要求I所述的大口徑高功率激光縮束透鏡，其特征在于所述光入射面是二次非球面。
3.根據權利要求2所述的大口徑高功率激光縮束透鏡，其特征在于所述光入射面是旋轉對稱的二次非球面。
全文摘要
本發明涉及一種大口徑高功率激光縮束透鏡，該透鏡包括光入射面以及光出射面，光入射面是非球面；光出射面是平面。本發明提供了一種不需要專用的補償透鏡以及提高對接精度的大口徑高功率激光縮束透鏡。
文檔編號G02B3/02GK102636824SQ20121013303
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者張彭舜, 李紅光, 董曉娜, 達爭尚 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所