[实用新型]一种环形光束变换装置

说明书

本实用新型涉及一种环形光束变换装置，属于激光束控制技术领域，所述装置包括聚焦透镜、管状反射器和准直透镜，聚焦透镜用于对环形光束进行聚焦，聚焦后的环形光束自管状反射器的一端入射至管状反射器的内壁，经内壁反射后的环形光束自管状反射器的另一端输出，准直透镜用于对经管状反射器输出的环形光束进行准直，本实用新型结构新颖且简单，成本低，利用管状反射镜的内壁反射，配合聚焦透镜和准直透镜实现环形光束内径和外径的任意变换，实用性强。

技术领域

本实用新型属于激光束控制技术领域，具体地说涉及一种环形光束变换装置。

背景技术

环形光束是高功率激光器和高能量激光器中常见的一种光束形式。在某些应用环境下，需要对环形光束的内径、外径进行任意变换，以达到与其他光学系统的耦合，实现特定功能的目的，如激光参数测量、波前校正等。目前，实现环形光束变换的方法主要分为两种：一种是采用透镜组实现光束变换，如图1所示，该方法只能够实现环状光束内径、外径的等比变换，变换前后的光束存在关系：无法任意调整内径、外径大小。另一种是反射式的环形光束变换方法，如图2所示，该方法可以实现内外环的同等变化，变换前后的光束存在关系：R1-R2＝R1′-R2′，无法改变光束环带的大小。

实用新型内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种能够任意调节内径和外径的环形光束变换装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种环形光束变换装置，包括：

聚焦透镜，其位于环形光束的传输光路上，用于对环形光束进行聚焦；

管状反射器，其沿着环形光束的传输光路设置，聚焦后的环形光束自管状反射器的一端入射至管状反射器的内壁，经内壁反射1次后的环形光束自管状反射器的另一端输出，所述管状反射器的中心轴线、聚焦透镜的光轴以及环形光束的传输光路重合，且管状反射器与聚焦透镜的最小间距大于聚焦透镜的焦距；

和准直透镜，其位于环形光束的传输光路上，用于对经管状反射器输出的环形光束进行准直。

进一步，所述准直透镜的光轴与环形光束的传输光路重合，且准直透镜的通光半径大于经管状反射器输出的环形光束的外径。

进一步，所述准直透镜由位于普通透镜上的子区域绕环形光束的传输光路旋转360°形成，所述子区域为准直透镜的通光半径。

进一步，所述普通透镜的光轴与环形光束的传输光路平行，所述管状反射器沿其周向分为若干反射器子块，与普通透镜的光轴处于同一垂直面内的反射器子块反射后的环形光束的延长线交点位于普通透镜的光轴上。

进一步，所述环形光束的外径为R1，其内径为R2，经准直透镜准直后输出的环形光束的外径为R1'，其内径为R2'，聚焦透镜的焦距为f，管状反射器的内径为R，聚焦透镜的焦点至准直透镜的距离为L，则

另，本实用新型还提供一种环形光束变换装置的变换方法，包括如下步骤：

S1：环形光束作为入射光束，其外径为R1，其内径为R2，入射光束经过聚焦透镜聚焦并发散传输至管状反射器，聚焦透镜的焦距为f，管状反射器的内径为R；

S2：入射光束在管状反射器的内壁上反射1次并输出形成出射光束，出射光束经准直透镜准直成平行光并输出形成输出光束，聚焦透镜的焦点至准直透镜的距离为L，所述输出光束即为变换后的环形光束，其外径为R1'，其内径为R2'；

S3：通过调节f、R和L，实现输出光束内径和外径的任意调节。

进一步，

进一步，所述准直透镜的光轴与环形光束的传输光路重合，且准直透镜的通光半径大于出射光束的外径。