[发明专利]采用两个倍率可调透镜的扩束器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年8月22日提交的序列号为61/868,909的申请中的美国临时专利申 请的优先权。美国临时专利申请61/868,909的公开内容以全文引用的方式并入本文。

技术领域

本发明通常涉及扩束器，更具体涉及能够电控其中的输出光束尺寸的可变扩束器。

背景技术

光线或激光扩束器是一种允许平行光线或激光由输入光束尺寸扩展为更大输出光束尺寸 的装置。扩束器通常用于降低发散度。另外一种常见用途是扩大光束，然后利用另外的镜片 聚焦，以减小光斑的尺寸。多个扩束器用于许多科学和工程应用中，利用它们的输出光束进 行测量。它们的光束放大倍率，没有影响色彩和故意回避焦点，适用于从小至显微镜到大至 天文测量的多种应用。

在很多应用中，需要调节光束尺寸或扩张比。现有的可变扩束器通常由旋转来实现要求 的扩张比，而固定扩束器则设有滑动准直调节装置。但是，这些光束尺寸或扩张比的调节包 含机械运动，其导致系统迟缓、庞大和笨重。

基于旋转的扩束器还由于透镜光轴相对于作为整体的系统光轴的有限对中性，容易受到 不佳的对准误差影响。利用液体透镜能够降低该误差。

因此，需要一种紧凑的、无需旋转或滑动就能够实现更快、更便捷的扩束操作的可变扩 束器。此外，传统的扩束器需要手动校准来降低光束的发散或会聚度。因此，还需要一种自 动地执行此校准的设备。

发明内容

本发明的一实施例提供了可变扩束器，包括第一透镜，所述第一透镜具有可通过控制电 路调节的第一焦距；第二透镜，所述第二透镜具有可通过所述控制电路调节的第二焦距，其 中所述第一透镜和所述第二透镜相隔一固定距离，其中所述控制电路被配置为适应所述第一 焦距和第二焦距，以使得第一焦距和第二焦距的总和等于所述固定距离。

本发明的另一实施例提供了一种可变扩束器，包括第一透镜，所述第一透镜具有可通过 控制电路调节的第一焦距，所述第一透镜的光轴设置在第一垂直方向；可变扩束器，包括第 一透镜，所述第一透镜具有可通过控制电路调节的第一焦距，所述第二透镜的光轴设置在第 二垂直方向；第一反射镜；第二反射镜；第三反射镜；以及第四反射镜，其中第一反射镜被 配置为引导从所述可变扩束器的输入端光束在第一垂直方向上穿过第一透镜；其中所述第二 反射镜被配置为引导穿过了第一透镜的光束至第三反射镜；其中所述第三反射镜被配置为将 来自第二反射镜的光束引导在第二垂直方向上穿过第二透镜；其中所述第四反射镜被配置为 将穿过第二透镜的光束引导至所述可变扩束器的输出端；其中所述控制电路被设置为调节所 述第一焦距和第二焦距，以使得第一焦距和第二焦距的总和等于从第一透镜到第二反射镜、 从第二反射镜到第三反射镜、从第三反射镜到第二透镜的路径的总和。

本发明的另一实施例提供了一种可变扩束器的运作方法，所述可变扩束器包括第一透镜， 所述第一透镜具有可通过控制电路调节的第一焦距；第二透镜，所述第二透镜具有可通过所 述控制电路调节的第二焦距，其中所述第一透镜和所述第二透镜相隔一固定距离，所述方法 包括利用所述控制电路调节第一焦距和第二焦距，以使得第一焦距和第二焦距的总和等于所 述固定距离。

附图说明

图1表示扩束器的原理。

图2表示根据本发明的实施例的可变扩束器。

图3表示根据本发明的实施例的可变扩束器。

图4表示根据本发明的实施例，光束尺寸如何根据焦点位置而变化。

图5表示衍射导致的光束半径作为从设备出口光阑的距离的函数。

图6表示根据一实施例优化的光束半径作为从设备出口光阑的距离的函数。

具体实施方式