一種高效型連續擴束聚焦系統的制作方法
【技術領域】
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[0001]本實用新型涉及激光器光學領域，尤其涉及一種高效型連續擴束聚焦系統。
【背景技術】
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[0002]傳統的變倍擴束系統一般由固定組、變焦組與補償組組成，通過擴展變倍擴束系統，可以獲得光纖激光輸出類激光器的變倍擴束聚焦系統。變倍擴束聚焦系統的優勢在于，聚焦位置不變，而聚焦光斑尺寸變化，滿足對激光頭有不同要求的客戶需要，如激光切割頭，引入變倍聚焦系統有利于同時切割薄板與厚板材料。
[0003]目前，市場上光纖輸出類激光器的透射式變倍擴束聚焦頭光路大致有兩類，一類由球面鏡或鏡組構成，為保證相關激光頭特別是切割頭有好的光束質量，往往需要靠鏡片組消除像差，這就意味著較多的光學鏡片，對光束能量上的吸收率/反射率等即會增大，實際裝配過程中對光束質量的影響因素也會更多，無論是光路上，還是裝配上，相對較為復雜；另一種為四片式非球面鏡組成，設計原理是第一片鏡片為固定組，第二、三片鏡片分別為補償組與變焦組，獲得可變的平行光束，再經由聚焦鏡聚焦，而獲得可變的聚焦光斑，為保證好的光束質量，其基本均為非球面鏡組成，且往往出現兩片尺寸較大的非球面鏡，無疑增加了鏡片成本。
[0004]本設計旨在保證聚焦光束質量好的同時，盡可能降低光路復雜度、安裝復雜度與誤差、鏡片數量，并控制鏡片尺寸以及鏡片成本，通過采用四片式球面鏡與非球面鏡搭配，獲得所需要的變倍擴束聚焦系統光路。
【實用新型內容】:
[0005]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種在獲得好的光束質量的同時，能夠降低光路復雜度、裝配難度以及鏡片數量，確保對光束質量要求較高的光路正常運行的技術方案:
[0006]—種高效型連續擴束聚焦系統，它是由非球面準直鏡、球面補償鏡、非球面變焦鏡以及非球面固定鏡兼聚焦鏡組成，所有非球面鏡均為單面非球面、單面球面或平面構成，非球面準直鏡、球面補償鏡、非球面變焦鏡、非球面固定鏡兼聚焦鏡依次組成的光路為四片式光學光路。
[0007]作為優選，非球面準直鏡安裝在準直器上，準直器包括一個圓柱形透鏡和與圓柱形透鏡連接的光纖，圓柱形透鏡具有前端面和后端面，圓柱形透鏡的前端面具有一個向內凹陷的圓錐槽，圓錐槽的中心軸與圓柱形透鏡的中心軸同軸，圓錐槽底部具有一個光纖插槽，該光纖插槽為圓孔，光纖通過該光纖插槽插入到圓柱形透鏡內，光纖與光纖插槽的底面具有一個間隙，間隙內填充光纖匹配液。
[0008]作為優選，非球面固定鏡兼聚焦鏡是一個圓柱體透鏡，其直徑為5mm — 12mm，長度為 0.2P—1.2P。
[0009]作為優選，非球面準直鏡、球面補償鏡在光軸上的間距為140mm
[0010]一 155mm，球面補償鏡、非球面變焦鏡在光軸上的間距為5mm — 12mm，非球面變焦鏡、非球面固定鏡兼聚焦鏡在光軸上的間距為140mm— 155mm。
[0011]作為優選，球面補償鏡為雙凸透鏡，由面曲率分別為Rl和R2的兩個曲面構成，其中Rl為70.00mm, R2為-12.34mm，且在光軸上的中心厚度為3.00mm。
[0012]作為優選，非球面變焦鏡為單面非球面、單面球面的雙凹透鏡，由面曲率分別為R3和R4的兩個曲面構成，其中R3為-12.00mm, R4為5.40mm，且在光軸上的中心厚度為
2.0Omm0
[0013]作為優選，非球面固定鏡兼聚焦鏡為單面非球面、單面球面的雙凸透鏡，由面曲率分別為R5和R6的兩個曲面構成，其中R5為410.28mm，R6為-98.22mm，且在光軸上的中心厚度為3.00mm。
[0014]本實用新型的有益效果在于:
[0015](I)本實用新型在獲得好的光束質量的同時，降低了光路復雜度、裝配難度以及鏡片數量，并嚴格控制了鏡片尺寸與成本，確保獲得的變倍擴束聚焦系統能夠滿足光纖輸出類激光加工頭特別是切割頭等對光束質量要求較高的光路正常運行。
[0016](2)本實用新型采用的準直器的外形尺寸可以根據需要縮小，滿足體積小型化需求，尺寸可以縮小到與光纖相同量級，最大程度地讓光纖準直器微形化、集成化。
[0017](3)本實用新型通過調整非球面準直鏡、球面補償鏡、非球面
[0018]變焦鏡以及非球面固定鏡兼聚焦鏡間距，使得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。
[0019](4)本實用新型中所有非球面鏡均滿足一面非球面，另一面球面或平面，進一步降低成本與加工難度。
【附圖說明】
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[0020]圖1為本實用新型的光路原理圖；
[0021]圖2為圖1的鏡面剖視圖；
[0022]圖3為本實用新型的準直器結構圖。
【具體實施方式】
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[0023]為使本實用新型的實用新型目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型的實施方式作進一步地詳細描述。
[0024]如圖1、圖2所示，一種高效型連續擴束聚焦系統，它是由非球面準直鏡1、球面補償鏡2、非球面變焦鏡3以及非球面固定鏡兼聚焦鏡4組成，所有非球面鏡均為單面非球面、單面球面或平面構成，非球面準直鏡1、球面補償鏡2、非球面變焦鏡3、非球面固定鏡兼聚焦鏡4依次組成的光路為四片式光學光路，激光器光纖輸出端輸出光束通過非球面準直鏡I進行準直，非球面變焦鏡3、球面補償鏡2，使非球面準直鏡I獲得的準直光束通過該兩片鏡片后擴束，而后由非球面固定鏡兼聚焦鏡4保證聚焦位置不變，而聚焦光斑尺寸發生連續變化，以實現不同聚焦光斑的需要，本實用新型中所有非球面鏡均滿足一面非
[0025]球面，另一面球面或平面，進一步降低成本與加工難度。
[0026]本實施例中，非球面固定鏡兼聚焦鏡4是一個圓柱體透鏡，其直徑為5mm — 12mm，長度為0.2P—1.2P，非球面準直鏡1、球面補償鏡2、非球面變焦鏡3外形尺寸相對較小，取決于所需要獲得的準直光斑大小，非球面固定鏡兼聚焦鏡4尺寸取決于變倍要求以及準直光斑大小。具體來講，本實施例中非球面準直鏡I為標準非球面平凸鏡，球面補償鏡2為雙凸透鏡，由面曲率分別為Rl和R2的兩個曲面21和22構成，其中Rl為70.00mm, R2為-12.34mm，且在光軸上的中心厚度為3.0Omm