[实用新型]一种便携式可变焦点长度光学系统

说明书

一种便携式可变焦点长度光学系统，包括：激光发生器、变倍扩束机构、平顶光束整形机构与贝塞尔光束整形机构，变倍扩束机构、平顶光束整形机构及贝塞尔光束整形机构沿激光发生器的光束方向依次排列。本实用新型的便携式可变焦点长度光学系统通过设置激光发生器、变倍扩束机构、平顶光束整形机构与贝塞尔光束整形机构，从而可以改变激光焦点的长度。能够根据激光功率以及切割样品的厚度等因素，选择合适的焦点长度，并利用平顶光束整形机构使光束聚焦能量均匀化，从而将激光会聚成一条能量均匀的针型加工线，实现透明材料的“一刀切”，提高切割效率。具有系统结构紧凑，便于封装携带，灵活性强的特点。

技术领域

本实用新型涉及激光切割技术领域，特别是涉及一种便携式可变焦点长度光学系统。

背景技术

近年来，许多透明无机材料逐渐由传统的金刚石切割转向激光切割，比如玻璃、石英和蓝宝石切割等。但限于激光发出的光束为高斯光束(一种中间能量密度高两边低的光束)，经过透镜聚焦后，焦点呈现三角形，并且焦深短(约几十微米)，所以切割玻璃要一层一层往下去，切割效率低并且玻璃边缘锥度大。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种便携式可变焦点长度光学系统，可根据激光功率大小与样品材料特性，拉长合适的焦点长度。并且利用平顶光束整形机构，对能量进行均匀化，从而使激光会聚成一条能量均匀的针型能量线，提高透明材料切割效率。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种便携式可变焦点长度光学系统，包括：激光发生器、变倍扩束机构、平顶光束整形机构与贝塞尔光束整形机构，所述变倍扩束机构、所述平顶光束整形机构及所述贝塞尔光束整形机构沿所述激光发生器的光束方向依次排列；

所述变倍扩束机构包括：第一变倍凹透镜、第一变倍凸透镜、第二变倍凹透镜与第二变倍凸透镜，所述第一变倍凹透镜、所述第一变倍凸透镜、所述第二变倍凹透镜及所述第二变倍凸透镜依次排列设置，所述第一变倍凹透镜与所述第一变倍凸透镜可进行相互靠近或远离的运动。

在本实施例一实施方式中，所述激光发生器为皮秒激光器。

在本实施例一实施方式中，所述平顶光束整形机构包括非球面镜与整形凸透镜，所述非球面镜的非球面型为旋转对称偶次非球面。

在本实施例一实施方式中，所述贝塞尔光束整形机构包括：锥型镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、凸透镜、第三平面反射镜与聚集镜，所述锥型镜通过所述第一平面反射镜与所述第二平面反射镜将光束反射到所述凸透镜上，所述凸透镜通过所述第三平面反射镜将光束反射到所述聚集镜上。

在本实施例一实施方式中，所述锥型镜的出射贝塞尔光束的长度L、锥角θ、出射贝塞尔光束与光轴的夹角β及入射平顶光束直径D满足下面条件公式：L＝D(cotβ-cotθ)。

在本实施例一实施方式中，所述锥型镜出射贝塞尔光束与光轴的夹角β满足下面条件公式：其中n为所述锥型镜的折射率，θ是所述锥型镜的锥角。

在本实施例一实施方式中，所述凸透镜与所述聚集镜之间的距离大于所述凸透镜的焦距，且小于所述凸透镜的实际会聚光束距离。

在本实施例一实施方式中，所述聚集镜为非球面透镜。

在本实施例一实施方式中，还包括箱体外壳，所述变倍扩束机构、所述平顶光束整形机构及所述贝塞尔光束整形机构安装在所述箱体外壳内。

在本实施例一实施方式中，所述箱体外壳内安装有第四平面反射镜与第五平面反射镜，所述平顶光束整形机构通过所述第四平面反射镜与第五平面反射镜将光束反射到所述锥型镜上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：