[发明专利]一种透镜间距可调整的激光扩束器

说明书

技术领域

本发明属于光学仪器技术领域中涉及的一种透镜间距可调整的激光扩束器。 

背景技术

激光器发出的光束直径很细小，通常只有零点几到几毫米，激光光束的这些特性在某些方面是很有用的，然而在激光全息、光信息处理、激光照明、激光测距等领域中需要的是宽光束，激光扩束器的作用就是把窄细的激光光束扩束变成宽阔的准直光束，同时降低激光束的发散角。激光束发散角越小代表激光束准直性越高。 

对于一个扩束倍率为M倍的扩束器，经过该扩束器扩束后的激光束的发散角与未被扩束的激光束相比，发散角缩小了M倍；同时扩束后的在扩束器出口处的激光束光斑直径与扩束前在扩束器入口处的激光束光斑直径相比扩大了M倍。 

与本发明最为接近的已有技术是由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制开发的激光扩束器，如图1所示，包括第一压圈1、第一透镜2、扩束镜筒3、第二透镜4、第一隔圈5、第三透镜6、第二隔圈7、第二压圈8。 

在扩束镜筒3的激光入射端装入第一透镜2，并用第一压圈1压紧；在扩束镜筒3的激光发出端，从里至外依次装有第二透镜4、第 三透镜6，该两个透镜之间放入第一隔圈5隔开，在第三透镜6的外边装有第二隔圈7，在第二隔圈7的外侧用第二压圈8压紧。 

该激光扩束器存在的主要问题是：在环境温度变化时，扩束器中的各件发生热胀冷缩变形，扩束器中各透镜发生变形，激光光束的准直性发生变化，使输出的激光束成为汇聚光束或者发散光束。 

发明内容

为了克服已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于克服由于环境温度变化对激光扩束器光学系统变形的影响，保证激光束的准直性，特设计一种透镜间距可调整的激光扩束器。 

本发明要解决的技术问题是：提供一种透镜间距可调整的激光扩束器。解决技术问题的技术方案如图2所示，包括移动镜组和扩束器前镜组，其中移动镜组包括移动空心轴9、第一压圈10、驱动螺母11、第一隔圈12、锁紧螺钉13、限位固定板14、固定镜筒15、第一透镜16、钢球17、保持架18、限位板19、第一螺钉20、第二螺钉27、限制转动螺钉28、限位移动挡块29、第三螺钉30、扩束器前镜组包括扩束镜筒21、第二透镜22、第二隔圈23、第三透镜24、第三隔圈25、第二压圈26。 

移动镜组通过固定镜筒15的法兰盘用第二螺钉27与扩束器前镜组的扩束镜筒21同轴固联；在移动镜组中，移动空心轴9的孔台肩处依次安装第一透镜16、第一隔圈12，用第一压圈10固紧；移动空心轴9的外侧套装含有钢球17的保持架18，保持架18中的钢球17的外径与固定镜筒15的内壁之间是过盈配合；移动空心轴9、固定镜筒15、钢球17、保持架18组成了沿轴向方向直线运动轴系；在固定镜筒15伸入扩束镜筒21内的一端通过第一螺钉20固联装有限位板19，对保持架18的移动行程限位，在固定镜筒15的末端通过螺钉固联装有限位固定板14，限位固定板14的结构如图3、图4、图5所示，它一方面对保持架18的移动行程限位，另一方面对移动空心轴9通过限制转动螺钉28限制旋转，限制转动螺钉28通过螺纹拧紧在限位固定板14上，限制转动螺钉28的前端伸进移动空心轴9的外壁键槽中；驱动螺母11与移动空心轴9之间用螺纹相联在移动空心轴9的外径上，限位移动挡块29通过第三螺钉30固联在限位固定板14上，使驱动螺母11转动时，驱动螺母11与固定镜筒15之间不发生轴向移动，移动空心轴9与固定镜筒15之间发生轴向移动，移动空心轴9带动第一透镜16作轴向移动。在扩束器前镜组中，在扩束镜筒21的激光发出端，从里至外依次装有第二透镜22和第三透镜24，在该两透镜之间装入第二隔圈23，在第三透镜24的外侧装入第三隔圈25，在第三隔圈25的外侧用第二压圈26压紧。 

工作原理说明：由图2所示，激光扩束器安装时，第一透镜16的焦点与第二透镜22、第三透镜24组成的透镜组的焦点重合，激光束通过第一透镜16时使激光束发散，光线延长线在激光扩束器外侧焦点处汇聚，这个光线延长线汇聚点是第一透镜16的焦点，也是第二透镜22、第三透镜24组成的透镜组的焦点，激光束相当于从此焦点发出，经过第二透镜22、第三透镜24组成的透镜组后，以准直平行光射出，激光束直径被放大，激光发散角被压缩。由于环境温度变化时，激光扩束器中各透镜发生变形，图2中移动镜组带动第一透镜16沿激光扩束器轴线作直线运动，可以改变第一透镜16与第二透镜22之间的距离，使第一透镜16的焦点与第二透镜22、第三透镜24组成的透镜组的焦点重合，使经过激光扩束器的光束以准直平行光射出。