[发明专利]一种适用于1064nm波长的红外激光连续倍率扩束系统

说明书

本发明涉及一种适用于1064nm波长的红外激光连续倍率扩束系统，包括沿入射光线的传输方向依次共轴设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，第一透镜、第二透镜和第三透镜为熔石英透镜，第一透镜和第三透镜为凹凸型正透镜，第二透镜为双凹型负透镜，第一透镜包括第一曲面和第二曲面，第二透镜包括第三曲面和第四曲面，第三透镜包括第五曲面和第六曲面；第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五曲面至第六曲面沿入射光线的传输方向依次排布；使用时，光源发射出的红外激光依次透过第一透镜、第二透镜和第三透镜，第二透镜、第三透镜可同轴移动，以调节第二透镜与第一透镜之间的间距、第三透镜与第二透镜之间的间距，实现红外激光的连续倍率扩束。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，特别是一种适用于1064nm波长的红外激光连续倍率扩束系统。

背景技术

大气中的气体分子和悬浮粒子是光的主要吸收体，气体分子主要是水蒸气、二氧化碳和臭氧分子的吸收，其他分子的吸收在大多数的激光应用中可以忽略。可见光波段激光和1.06um、1.54um、1.57um波长光的大气吸收衰减最小。而镱离子本身能级结构简单不会出现掺铒光纤常见的浓度淬灭现象，所以1.06um光纤激光器功率制约更小。1.06um光纤激光器凭借其泵浦阈值功率低、转换效率高、结构紧凑、散热好、结构紧凑，成为当前激光领域的研究热点。凭借其以上特点该波段激光被广泛应用于激光雷达、激光测距、3D扫描等领域。

随着国民经济的快速发展，对激光切割机的需求日益增加。在激光切割机需求量增加的同时，对激光加工质量的要求也不断提高。影响激光加工质量的主要因素是激光束的聚焦光斑质量和热致形变引起的焦斑位置漂移，它决定着待加工工件的加工精度。在激光加工领域，激光束的出光直径Φ都很小（约为1mm），若直接聚焦如此细的光束，其瑞利斑就会很大。因此，用于激光加工的光学系统一般都要配用扩束镜，将出自激光器的细光束进行扩束，然后再供激光加工聚焦镜进行聚焦。中国专利授权公告号CN103576316B公布了一种红外激光变倍扩束系统及激光加工设备，包括沿入射光线的传输方向依次共轴设置的第一透镜、第二透镜及第三透镜；所述第一透镜和第三透镜均为平凸型正透镜，所述第二透镜为凸凹型负透镜；并限定了具体的曲率半径等参数。上述扩束系统在高能量激光切割领域使用时，温漂较大极易影响切割精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作方便的适用于1064nm波长的红外激光连续倍率扩束系统。

为解决上述技术问题，本发明提供的适用于1064nm波长的红外激光连续倍率扩束系统，包括：沿入射光线的传输方向依次共轴设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜为熔石英透镜，所述第一透镜和第三透镜为凹凸型正透镜，所述第二透镜为双凹型负透镜， 所述第一透镜包括第一曲面和第二曲面，所述第二透镜包括第三曲面和第四曲面，所述第三透镜包括第五曲面和第六曲面；所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五曲面至第六曲面沿入射光线的传输方向依次排布；使用时，光源发射出的红外激光依次透过所述第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第二透镜、第三透镜可同轴移动，以调节第二透镜与第一透镜之间的间距、第三透镜与第二透镜之间的间距，实现红外激光的连续倍率扩束；采用熔石英材质的透镜进行聚光扩束，有效降低温漂；第二透镜使用双凹负透镜，对第一透镜传递出的光束进行扩束。

进一步，所述第一曲面的曲率半径为-11.6mm，所述第二曲面的曲率半径为9.3mm，第三曲面的曲率半径为9.3mm，第四曲面的曲率半径为-12.7mm，第五曲面的曲率半径为-101.621mm，第六曲面的曲率半径为26.5mm。

进一步，所述第一至第三透镜的中心厚度依次为：3 mm，4mm，7.5mm；所述第一至第三透镜的外径依次为： 10mm，10mm，22mm。

进一步，所述第二曲面与第三曲面在光轴上的间距为25.2mm；所述第四曲面与第五曲面在光轴上的间距为55.2mm。