[实用新型]一种用于产生多个局域空心区域光束的光学系统

权利要求书

1.一种用于产生多个局域空心区域光束的光学系统，其特征在于：包括激光器、准直扩束系统、孔径光阑、多阶梯锥面透镜，所述激光器沿光轴Z方向放置，所述激光器、准直扩束系统、孔径光阑、多阶梯锥面透镜在同一光路上依次设置；

所述激光器用于产生激光，所述激光器和准直扩束系统间隙设置，所述准直扩束系统用于对所述激光器发出的激光光束进行准直并扩束，使所述激光光束准直扩束输出，在所述准直扩束系统与多阶梯锥面透镜之间还设置有用于对激光光束进行限制的孔径光阑；

所述多阶梯锥面透镜入射面为平面，出射面包括至少三个同心设置的圆锥面，自锥顶至锥底，各圆锥面的底角依次减小，出射面包括锥面底角为γ₁的第一锥面，锥面底角为γ₂的第二锥面和锥面底角为γ₃的第三锥面，所述第一锥面、第二锥面和第三锥面由多阶梯锥面透镜的中轴线开始依次向外同心设置，且锥面底角的关系为γ₁>γ₂>γ₃，准直激光束经第一锥面、第二锥面和第三锥面折射后形成三束分离的会聚角依次减小的第一锥形光束、第二锥形光束和第三锥形光束，在光轴位置，第一锥形光束与第二锥形光束分离形成第一光束局域空心区域，第二锥形光束与第三锥形光束分离形成第二光束局域空心区域。

2.根据权利要求1所述的一种用于产生多个局域空心区域光束的光学系统，其特征在于：所述多阶梯锥面透镜的圆锥面底角为0.1°～70°。

3.根据权利要求2所述的一种用于产生多个局域空心区域光束的光学系统，其特征在于：所述第一锥面、第二锥面和第三锥面的直径分别为R1、R2和R3，且第一锥面、第二锥面和第三锥面的底角依次减小。

4.根据权利要求3所述的一种用于产生多个局域空心区域光束的光学系统，其特征在于：所述多阶梯锥面透镜的材料为N-BK7，第一锥面直径R1＝2mm，锥面底角γ₁＝20.7°，第二锥面外直径R2＝4mm，锥面底角γ₂＝17.2°，第三锥面外直径R3＝6mm，锥面底角γ₁＝15.5°；所述阶梯锥面透镜后距离D5＝12.5mm处设置第一平面探测器，距离D6＝26.5mm处设置第二平面探测器。

5.根据权利要求1所述的一种用于产生多个局域空心区域光束的光学系统，其特征在于：所述多阶梯锥面透镜的材料为光学玻璃或光学树脂材料，折射率为1～1.8。

6.根据权利要求1所述的一种用于产生多个局域空心区域光束的光学系统，其特征在于：所述准直扩束系统包括间隙设置的凹透镜和凸透镜，所述凹透镜和凸透镜均为非球面凹透镜和非球面凸透镜。

7.根据权利要求6所述的一种用于产生多个局域空心区域光束的光学系统，其特征在于：所述凹透镜材料为N-BK7，直径为6mm，中心厚度为1.5mm，入射面为平面，出射面为凹球面，所述凹球面的曲率半径为6.2mm；凹透镜后距离D2＝46.44mm处设置凸透镜。

8.根据权利要求6所述的一种用于产生多个局域空心区域光束的光学系统，其特征在于：所述凸透镜材料为N-BK7，直径为25mm，中心厚度4.7mm，入射面为平面，出射面为凸球面，所述凸球面的曲率半径为31.01mm。

9.根据权利要求1所述的一种用于产生多个局域空心区域光束的光学系统，其特征在于：所述准直扩束系统的扩束比为1：1.1至1：50。