CN103885170A - 一种微型扩束望远镜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微型扩束望远镜及其制造方法，微型扩束望远镜设置在微片激光器中高斯光束输出端，其为一个或两个光学基片，其高斯光束输入端面设有曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜，高斯光束扩束后输出端面设有曲率半径R2的凸面透镜， R2大于8R1，光学基片两端面的距离大于曲率半径R1的凸面透镜的焦距加上曲率半径R2的凸面透镜的焦距的和。采用以上技术方案，这样大大缩小了微片激光器的高斯光束的扩束腔距，确保微片激光器小尺寸，同时采用阵列式加工方法，可以通过产品的加工效率和加工精度，能够实现产品标准化生产，降低产品的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及激光与光学领域，尤其涉及一种微型扩束望远镜及其制造方法。
背景技术
在半导体泵浦微片激光器中，微片激光器的腔长一般比较短，如图1所示微片激光器高斯光束扩束结构，高斯光束的束腰直径Wo一般在50μm，发散角约为10mrad，该高斯光束传输到封装外壳窗口位置的光斑直径大约为80~120μm，对高斯光束准直要求较高条件下，一般需要将高斯光束的直径φ扩束到1mm左右，这样微片激光器的腔长就需要比较长，很难适合微片激光器小尺寸的要求。
发明内容
本发明目的在于提供一种在微片激光器中结构简单，尺寸小，能将高斯光束的直径扩束8倍以上的微型扩束望远镜及其制造方法。
本发明采用以下技术方案：微型扩束望远镜设置在微片激光器中高斯光束输出端，其为一光学基片，其高斯光束输入端面设有曲率半径R1的凸面透镜，高斯光束扩束后输出端面设有曲率半径R2的凸面透镜，R2大于8R1，光学基片两端面的距离大于曲率半径R1的凸面透镜的焦距加上曲率半径R2的凸面透镜的焦距的和，光学基片采用石英玻璃材料。
所述的微型扩束望远镜制造方法步骤如下：
步骤1：取宽度大于预备加工曲率半径R1的凸面透镜的焦距、曲率半径R2的凸面透镜的焦距、曲率半径R1的凸面透镜的半径以及曲率半径R2的凸面透镜的半径之和的光学基片；
步骤2：将光学基片的一个端面加工成阵列式曲率半径R1的凸面透镜；
步骤3：将光学基片的另一个端面与阵列式曲率半径R1的凸面透镜一一对应加工成曲率半径R2的凸面透镜；
步骤4：根据微片激光器是输出的高斯光束是单束或者阵列光束，切割光学基片，曲率半径R1的凸面透镜和曲率半径R2的凸面透镜形成一体与高斯光束输出端对应，成为产品。
微型扩束望远镜设置在微片激光器中高斯光束输出端，其为一光学基片，其高斯光束输入端面设有曲率半径R1的凹面透镜，高斯光束扩束后输出端面设有曲率半径R2的凸面透镜， R2大于8R1，光学基片两端面的距离大于曲率半径R1的凹面透镜的焦距加上曲率半径R2的凸面透镜的焦距的和，光学基片采用石英玻璃材料。
所述的微型扩束望远镜制造方法步骤如下：
步骤1：取宽度大于预备加工曲率半径R1的凹面透镜的焦距、曲率半径R2的凸面透镜的焦距以及曲率半径R2的凸面透镜的半径之和的光学基片；
步骤2：将光学基片的一个端面加工成阵列式曲率半径R1的凹面透镜；
步骤3：将光学基片的另一个端面与阵列式曲率半径R1的凹面透镜一一对应加工成曲率半径R2的凸面透镜；
步骤4：根据微片激光器是输出的高斯光束是单束或者阵列光束，切割光学基片，曲率半径R1的凹面透镜和曲率半径R2的凸面透镜形成一体与高斯光束输出端对应，成为产品。
微型扩束望远镜设置在微片激光器中高斯光束输出端，其包括两个光学基片，两个光学基片固定成一体，其中位于高斯光束输出端的一光学基片的输入端面设有曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜，另一光学基片高斯光束扩束后的输出端面设有曲率半径R2的凸面透镜，R2大于8R1，一光学基片的输入端面至另一光学基片输出端面的距离大于曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜的焦距加上曲率半径R2的凸面透镜的焦距的和。
所述的微型扩束望远镜制造方法步骤如下：
步骤1：取宽度大于预备加工曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜半径的一光学基片将光学基片的一个端面加工成阵列式曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜；
步骤2：取宽度大于预备加工曲率半径R2的凸面透镜的半径的另一光学基片将光学基片的一个端面加工成阵列式曲率半径R2的凸面透镜；
步骤3：根据微片激光器是输出的高斯光束是单束或者阵列光束，分别切割一光学基片和另一光学基片；
步骤4：将切割的一光学基片的曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜和另一光学基片的曲率半径R2的凸面透镜一一对应固定形成一体，与高斯光束输出端对应，成为产品。
所述的两个光学基片胶合固定成一体。
所述的两个光学基片胶合在第三光学基片两端，固定形成一体。
所述的两个光学基片固定在支架上，形成一体。
所述的光学基片采用石英玻璃材料。
所述的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜采用化学腐蚀、物理刻蚀、气溶胶或气压法加工而成。
本发明采用以上技术方案，利用曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜和率半径R2的凸面透镜形成望远微透镜，将微片激光器的高斯光束直径进行8倍以上扩束，这样大大缩小了微片激光器的高斯光束的扩束腔距，确保微片激光器小尺寸。同时采用阵列式加工方法，可以通过产品的加工效率和加工精度，能够实现产品标准化生产，降低产品的生产成本。
附图说明
现结合附图对本发明做进一步详述：
图1是现有微片激光器高斯光束扩束结构示意图；
图2是本采用发明微型扩束望远镜的微片激光器高斯光束扩束结构示意图；
图3是本发明微型扩束望远镜实施例之一的结构示意图；
图4是本发明微型扩束望远镜实施例之二的结构示意图；
图5是本发明微型扩束望远镜实施例之三的结构示意图；
图6是本发明微型扩束望远镜实施例之四的结构示意图；
图7是本发明微型扩束望远镜实施例之五的结构示意图；
图8是本发明微型扩束望远镜实施例之六的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图2或3所示，本发明设置在微片激光器中高斯光束1输出端，其为一光学基片2，其高斯光束1输入端面设有曲率半径R1的凸面透镜3，高斯光束1扩束后输出端面设有曲率半径R2的凸面透镜4，R2大于8R1，光学基片2两端面的距离L大于曲率半径R1的凸面透镜3的焦距加上曲率半径R2的凸面透镜4的焦距的和，光学基片2采用石英玻璃材料。这样高斯光束1首先经过曲率半径R1的凸面透镜3对光束进行先聚焦后扩束，增大光束的发散角，压缩高斯光束1的束腰半径，再经过曲率半径R2的凸面透镜4将扩束的光束进行准直。
所述的微型扩束望远镜制造方法步骤如下：
步骤1：取宽度大于预备加工曲率半径R1的凸面透镜的焦距、曲率半径R2的凸面透镜的焦距、曲率半径R1的凸面透镜的半径以及曲率半径R2的凸面透镜的半径之和的光学基片；
步骤2：将光学基片的一个端面加工成阵列式曲率半径R1的凸面透镜；
步骤3：将光学基片的另一个端面与阵列式曲率半径R1的凸面透镜一一对应加工成曲率半径R2的凸面透镜；
步骤4：根据微片激光器是输出的高斯光束是单束或者阵列光束，切割光学基片，曲率半径R1的凸面透镜和曲率半径R2的凸面透镜形成一体与高斯光束输出端对应，成为产品。
如图2或4所示，本发明设置在微片激光器中高斯光束1输出端，其为一光学基片2，其高斯光束1输入端面设有曲率半径R1的凹面透镜3’，高斯光束1扩束后输出端面设有曲率半径R2的凸面透镜4，R2大于8R1，光学基片2两端面的距离L’大于曲率半径R1的凹面透镜3’的焦距加上曲率半径R2的凸面透镜4的焦距的和，光学基片2采用石英玻璃材料。这样高斯光束1首先经过曲率半径R1的凹面透镜3’对高斯光束1进行扩束，压缩高斯光束的束腰半径，同时增加光束的发散角，再经过曲率半径R2的凸面透镜4进行准直。与图3所示结构相比，用该方法可以得到两透镜间距更小的微透镜系统来实现同等倍数的高斯光束扩束。
所述的微型扩束望远镜制造方法步骤如下：
步骤1：取宽度大于预备加工曲率半径R1的凹面透镜的焦距、曲率半径R2的凸面透镜的焦距以及曲率半径R2的凸面透镜的半径之和的光学基片；
步骤2：将光学基片的一个端面加工成阵列式曲率半径R1的凹面透镜；
步骤3：将光学基片的另一个端面与阵列式曲率半径R1的凹面透镜一一对应加工成曲率半径R2的凸面透镜；
步骤4：根据微片激光器是输出的高斯光束是单束或者阵列光束，切割光学基片，曲率半径R1的凹面透镜和曲率半径R2的凸面透镜形成一体与高斯光束输出端对应，成为产品。
如图2、5、6、7或8所示，本发明设置在微片激光器中高斯光束1输出端，其包括两个光学基片21、22，两个光学基片21、22固定成一体，其中位于高斯光束1输出端的一光学基片21的输入端面设有曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜3，另一光学基片22高斯光束2扩束后的输出端面设有曲率半径R2的凸面透镜4，R2大于8R1，一光学基片21的输入端面至另一光学基片22输出端面的距离L’’大于曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜3的焦距加上曲率半径R2的凸面透镜4的焦距的和。上述结构的工作原理同图3或4所示的结构。
所述的微型扩束望远镜制造方法步骤如下：
步骤1：取宽度大于预备加工曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜半径的一光学基片将光学基片的一个端面加工成阵列式曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜；
步骤2：取宽度大于预备加工曲率半径R2的凸面透镜的半径的另一光学基片将光学基片的一个端面加工成阵列式曲率半径R2的凸面透镜；
步骤3：根据微片激光器是输出的高斯光束是单束或者阵列光束，分别切割一光学基片和另一光学基片；
步骤4：将切割的一光学基片的曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜和另一光学基片的曲率半径R2的凸面透镜一一对应固定形成一体，与高斯光束输出端对应，成为产品。
如图5所示，所述的两个光学基片21、22胶合固定成一体。
如图6所示所述的两个光学基片21、22胶合在第三光学基片23两端，固定形成一体。
如图7或8所示，所述的两个光学基片21、22固定在支架24上，形成一体。
以上光学基片采用石英玻璃材料
所述的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜采用化学腐蚀、物理刻蚀、气溶胶或气压法加工而成。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本专利，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种微型扩束望远镜，设置在微片激光器中高斯光束输出端，其特征在于：其为一光学基片，其高斯光束输入端面设有曲率半径R1的凸面透镜，高斯光束扩束后输出端面设有曲率半径R2的凸面透镜，R2大于8R1，光学基片两端面的距离大于曲率半径R1的凸面透镜的焦距加上曲率半径R2的凸面透镜的焦距的和，光学基片采用石英玻璃材料。
2.根据权利要求1所述的微型扩束望远镜制造方法，其特征在于：该制造方法步骤如下：
步骤1：取宽度大于预备加工曲率半径R1的凸面透镜的焦距、曲率半径R2的凸面透镜的焦距、曲率半径R1的凸面透镜的半径以及曲率半径R2的凸面透镜的半径之和的光学基片；
步骤2：将光学基片的一个端面加工成阵列式曲率半径R1的凸面透镜；
步骤3：将光学基片的另一个端面与阵列式曲率半径R1的凸面透镜一一对应加工成曲率半径R2的凸面透镜；
步骤4：根据微片激光器是输出的高斯光束是单束或者阵列光束，切割光学基片，曲率半径R1的凸面透镜和曲率半径R2的凸面透镜形成一体与高斯光束输出端对应，成为产品。
3.微型扩束望远镜，设置在微片激光器中高斯光束输出端，其特征在于：其为一光学基片，其高斯光束输入端面设有曲率半径R1的凹面透镜，高斯光束扩束后输出端面设有曲率半径R2的凸面透镜， R2大于8R1，光学基片两端面的距离大于曲率半径R1的凹面透镜的焦距加上曲率半径R2的凸面透镜的焦距的和，光学基片采用石英玻璃材料。
4.根据权利要求3所述的微型扩束望远镜制造方法，其特征在于：该制造方法步骤如下：
步骤1：取宽度大于预备加工曲率半径R1的凹面透镜的焦距、曲率半径R2的凸面透镜的焦距以及曲率半径R2的凸面透镜的半径之和的光学基片；
步骤2：将光学基片的一个端面加工成阵列式曲率半径R1的凹面透镜；
步骤3：将光学基片的另一个端面与阵列式曲率半径R1的凹面透镜一一对应加工成曲率半径R2的凸面透镜；
步骤4：根据微片激光器是输出的高斯光束是单束或者阵列光束，切割光学基片，曲率半径R1的凹面透镜和曲率半径R2的凸面透镜形成一体与高斯光束输出端对应，成为产品。
5.微型扩束望远镜，设置在微片激光器中高斯光束输出端，其特征在于：其包括两个光学基片，两个光学基片固定成一体，其中位于高斯光束输出端的一光学基片的输入端面设有曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜，另一光学基片高斯光束扩束后的输出端面设有曲率半径R2的凸面透镜，R2大于8R1，一光学基片的输入端面至另一光学基片输出端面的距离大于曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜的焦距加上曲率半径R2的凸面透镜的焦距的和。
6.根据权利要求5所述的微型扩束望远镜制造方法，其特征在于：该制造方法步骤如下：
步骤1：取宽度大于预备加工曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜半径的一光学基片将光学基片的一个端面加工成阵列式曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜；
步骤2：取宽度大于预备加工曲率半径R2的凸面透镜的半径的另一光学基片将光学基片的一个端面加工成阵列式曲率半径R2的凸面透镜；
步骤3：根据微片激光器是输出的高斯光束是单束或者阵列光束，分别切割一光学基片和另一光学基片；
步骤4：将切割的一光学基片的曲率半径R1的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜和另一光学基片的曲率半径R2的凸面透镜一一对应固定形成一体，与高斯光束输出端对应，成为产品。
7.根据权利要求5所述的微型扩束望远镜，其特征在于：所述的两个光学基片胶合固定成一体，光学基片采用石英玻璃材料。
8.根据权利要求5所述的微型扩束望远镜，其特征在于：所述的两个光学基片胶合在第三光学基片两端，固定形成一体，光学基片采用石英玻璃材料。
9.根据权利要求5所述的微型扩束望远镜，其特征在于：所述的两个光学基片固定在支架上，形成一体，光学基片采用石英玻璃材料。
10.根据权利要求2、4或6所述的微型扩束望远镜制造方法，其特征在于：所述的凸面透镜、凹面透镜或双凹面透镜采用化学腐蚀、物理刻蚀、气溶胶或气压法加工而成。
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