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一種可調(diào)空心光束內(nèi)外徑的方法與裝置的制作方法

文檔序號:2674504閱讀:253來源:國知局
專利名稱:一種可調(diào)空心光束內(nèi)外徑的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領域
本發(fā)明一種可調(diào)空心光束內(nèi)外徑的方法與裝置,在一定程度上實現(xiàn)了實心光束向空心光束的轉(zhuǎn)換,并且空心光束的內(nèi)外徑可以定量調(diào)節(jié),屬于光學技術(shù)領域。
背景技術(shù)
目前,產(chǎn)生空心光束的幾何光學系統(tǒng),主要包括軸棱錐透鏡系統(tǒng),凹球面反射與透鏡組合等,這些光學系統(tǒng)都不能產(chǎn)生內(nèi)外徑可調(diào)的空心光束。申請?zhí)枮?004100167 . X的一件中國發(fā)明專利申請公開了一項屬于幾何光學法的名稱為單角錐準直空心激光束產(chǎn)生裝置的技術(shù)方案,見

圖1,該方案中改變1,2的距離可以使內(nèi)外徑發(fā)生變化,但內(nèi)外徑是同時變化的,未能實現(xiàn)內(nèi)外徑單一變化。申請?zhí)枮?004100U697. 0的名稱為一種激光環(huán)切打孔方法與裝置,見圖2,該方案中提到被加工孔徑的尺寸可根據(jù)被加工薄板與聚焦點之間的位置精確定量,事實上,它的精確定量是很有限的,它的內(nèi)徑和外徑是一一對應的關系,改變內(nèi)徑,其外徑必然變化,同樣,改變外徑,其內(nèi)徑也會隨之改變。申請?zhí)枮?00810051203. 8 的名稱為準雙半高斯空心激光束形成裝置,見圖3,該方案形成的光束是近似平行光束,不能實現(xiàn)內(nèi)外徑變化。

發(fā)明內(nèi)容
所述已知技術(shù)不足在于,所形成的空心光束不能定量地調(diào)節(jié)其內(nèi)外徑,因此,為了能夠定量地調(diào)節(jié)空心光束內(nèi)外徑,我們發(fā)明了本發(fā)明之一種可調(diào)空心光束內(nèi)外徑的方法。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的,見圖4所示,一種可調(diào)空心光束內(nèi)外徑的方法,依次由負軸棱錐1 (圖3)、凹透鏡2、凸透鏡3組成,三者光學同軸,負軸棱錐1與凹透鏡2的間距
I12和凹透鏡2與凸透鏡3的間距以及d的參數(shù)匹配關系及位置關系符合下列公式要

權(quán)利要求
1. 一種可調(diào)空心光束內(nèi)外徑的方法,從光源發(fā)出的光束依次經(jīng)過負軸棱錐(1),凹透鏡(2),凸透鏡(3),其特征在于凹透鏡(2)和凸透鏡(3)組成的變焦系統(tǒng)的物方焦點位于負軸棱錐(1)的負頂點上,入射光束從該負軸棱錐(1)前方射入,經(jīng)過負軸棱錐(1)和透鏡組成的變焦系統(tǒng)后形成空心光束,改變各鏡片間的相對位置可實現(xiàn)內(nèi)外徑單一連續(xù)變化;負軸棱錐(1)與凹透鏡(2)的間距42和凹透鏡(2)與凸透鏡(3)的間距以及d的參數(shù)匹配關系及位置關系為其中沒=arcSm(勵sf) +蘭-財,/、/分別為凹透鏡(2)、凸透鏡的焦距(3),為 2 2Ji Jiη鏡片的折射率,^為負軸棱錐(1)的錐角,d為所形成光束的內(nèi)徑或外徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)空心光束內(nèi)外徑的方法,其特征在于通過光軸的光線經(jīng)過系統(tǒng)后近似平行射出,其他光線折向光軸射出;以平行線與折線的交點為分界點, 分界點左側(cè)空心光束的內(nèi)徑d基本不變,外徑連續(xù)變化,分界點右側(cè)外徑d基本不變,內(nèi)徑連續(xù)變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)空心光束內(nèi)外徑的方法,其特征在于負軸棱錐為完全軸對稱結(jié)構(gòu),錐角頂點完整無偏差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)空心光束內(nèi)外徑方法,其特征在于負軸棱錐(1), 凹透鏡(2),凸透鏡(3),依次安裝在滑道或?qū)к?5)上,調(diào)節(jié)各鏡片之間的相對距離,從而改變射出的光束的內(nèi)外徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)空心光束內(nèi)外徑的方法,其特征在于形成變焦系統(tǒng)的透鏡的個數(shù)不限于兩個,兩個以上也能產(chǎn)生可調(diào)內(nèi)外徑的空心光束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)空心光束內(nèi)外徑的方法,其特征在于只使用一個凸透鏡時,外徑不變,內(nèi)徑可連續(xù)變化,或者內(nèi)徑不變,外徑可連續(xù)變化。
全文摘要
一種可調(diào)空心光束內(nèi)外徑的方法,主要包括一個負軸棱錐,一個凸透鏡,一個凹透鏡。其特征在于負軸棱錐的后面設一凹透鏡和一凸透鏡組成變焦折射系統(tǒng),該變焦系統(tǒng)的物方焦點恰好位于負軸棱錐的負頂點上,使穿過負頂點的光線經(jīng)過系統(tǒng)后近似平行射出其他光線向光軸中線偏折,在光學系統(tǒng)后一定距離形成空心光束。本發(fā)明的優(yōu)點是改變各鏡片之間的距離可定量地調(diào)節(jié)空心光束的內(nèi)外徑,可以固定外徑,改變內(nèi)徑;固定內(nèi)徑,改變外徑。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)節(jié)方便,應用于激光打孔,激光沖擊,生物工程等領域。
文檔編號G02B27/09GK102436066SQ20111044869
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者丁桂林, 于天宇, 葉云霞, 姜文帆, 姜銀方, 張永康, 黃利偉, 黃宇 申請人:江蘇大學
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