專利名稱：一種透鏡間距可調整的激光擴束器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光學儀器技術領域中涉及的一種透鏡間距可調整的激光擴束器。
背景技術：
激光器發(fā)出的光束直徑很細小，通常只有零點幾到幾毫米，激光光束的這些特性 在某些方面是很有用的，然而在激光全息、光信息處理、激光照明、激光測距等領域中需要 的是寬光束，激光擴束器的作用就是把窄細的激光光束擴束變成寬闊的準直光束，同時降 低激光束的發(fā)散角。激光束發(fā)散角越小代表激光束準直性越高。 對于一個擴束倍率為M倍的擴束器，經過該擴束器擴束后的激光束的發(fā)散角與未 被擴束的激光束相比，發(fā)散角縮小了 M倍；同時擴束后的在擴束器出口處的激光束光斑直 徑與擴束前在擴束器入口處的激光束光斑直徑相比擴大了M倍。 與本發(fā)明最為接近的已有技術是由中國科學院長春光學精密機械與物理研究所 研制開發(fā)的激光擴束器，如圖l所示，包括第一壓圈1、第一透鏡2、擴束鏡筒3、第二透鏡4、 第一隔圈5、第三透鏡6、第二隔圈7、第二壓圈8。 在擴束鏡筒3的激光入射端裝入第一透鏡2，并用第一壓圈1壓緊；在擴束鏡筒3 的激光發(fā)出端，從里至外依次裝有第二透鏡4、第三透鏡6，該兩個透鏡之間放入第一隔圈5 隔開，在第三透鏡6的外邊裝有第二隔圈7，在第二隔圈7的外側用第二壓圈8壓緊。
該激光擴束器存在的主要問題是在環(huán)境溫度變化時，擴束器中的各件發(fā)生熱脹 冷縮變形，擴束器中各透鏡發(fā)生變形，激光光束的準直性發(fā)生變化，使輸出的激光束成為匯 聚光束或者發(fā)散光束。

發(fā)明內容
為了克服已有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于克服由于環(huán)境溫度變化對激光 擴束器光學系統(tǒng)變形的影響，保證激光束的準直性，特設計一種透鏡間距可調整的激光擴 束器。 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種透鏡間距可調整的激光擴束器。解決技術 問題的技術方案如圖2所示，包括移動鏡組和擴束器前鏡組，其中移動鏡組包括移動空心 軸9、第一壓圈10、驅動螺母11、第一隔圈12、鎖緊螺釘13、限位固定板14、固定鏡筒15、第 一透鏡16、鋼球17、保持架18、限位板19、第一螺釘20、第二螺釘27、限制轉動螺釘28、限位 移動擋塊29、第三螺釘30、擴束器前鏡組包括擴束鏡筒21、第二透鏡22、第二隔圈23、第三 透鏡24、第三隔圈25、第二壓圈26。 移動鏡組通過固定鏡筒15的法蘭盤用第二螺釘27與擴束器前鏡組的擴束鏡筒21 同軸固聯(lián)；在移動鏡組中，移動空心軸9的孔臺肩處依次安裝第一透鏡16、第一隔圈12，用 第一壓圈10固緊；移動空心軸9的外側套裝含有鋼球17的保持架18，保持架18中的鋼球 17的外徑與固定鏡筒15的內壁之間是過盈配合；移動空心軸9、固定鏡筒15、鋼球17、保持 架18組成了沿軸向方向直線運動軸系；在固定鏡筒15伸入擴束鏡筒21內的一端通過第一螺釘20固聯(lián)裝有限位板19，對保持架18的移動行程限位，在固定鏡筒15的末端通過螺釘 固聯(lián)裝有限位固定板14，限位固定板14的結構如圖3、圖4、圖5所示，它一方面對保持架 18的移動行程限位，另一方面對移動空心軸9通過限制轉動螺釘28限制旋轉，限制轉動螺 釘28通過螺紋擰緊在限位固定板14上，它的前端伸進移動空心軸9的外壁鍵槽中；驅動螺 母11與移動空心軸9之間在移動空心軸9的外徑用螺紋相聯(lián)，限位移動擋塊29通過第三 螺釘30固聯(lián)在限位固定板14上，使驅動螺母11轉動時，驅動螺母11與固定鏡筒15之間 不發(fā)生軸向移動，移動空心軸9與固定鏡筒15之間發(fā)生軸向移動，移動空心軸9帶動第一 透鏡16作軸向移動。在擴束器前鏡組中，在擴束鏡筒21的激光發(fā)出端，從里至外依次裝有 第二透鏡22和第三透鏡24，在該兩透鏡之間裝入第二隔圈23，在第三透鏡24的外側裝入 第三隔圈25，在第三隔圈25的外側用第二壓圈26壓緊。 工作原理說明由圖2所示，激光擴束器安裝時，第一透鏡16的焦點與第二透鏡 22、第三透鏡24組成的透鏡組的焦點重合，激光束通過第一透鏡16時使激光束發(fā)散，光線 延長線在激光擴束器外側焦點處匯聚，這個光線延長線匯聚點是第一透鏡16的焦點，也是 第二透鏡22、第三透鏡24組成的透鏡組的焦點，激光束相當于從此焦點發(fā)出，經過第二透 鏡22、第三透鏡24組成的透鏡組后，以準直平行光射出，激光束直徑被放大，激光發(fā)散角被 壓縮。由于環(huán)境溫度變化時，激光擴束器中各透鏡發(fā)生變形，圖2中移動鏡組帶動第一透鏡 16沿激光擴束器軸線作直線運動，可以改變第一透鏡16與第二透鏡22之間的距離，使第一 透鏡16的焦點與第二透鏡22、第三透鏡24組成的透鏡組的焦點重合，使經過激光擴束器的 光束以準直平行光射出。 本發(fā)明的積極效果在原有激光擴束器基礎上，增加一套沿軸線直線移動機構，使 圖2中的第一透鏡16可以沿軸線作直線移動，使第一透鏡16與第二透鏡22之間的距離發(fā) 生改變，克服激光擴束器由于環(huán)境溫度變化使透鏡產生的變形，調整第一透鏡16與第二透 鏡22之間的距離，使第一透鏡16的焦點與第二透鏡22、第三透鏡24組成的透鏡組的焦點 重合，使激光束通過激光擴束器后保證以準直平行光射出。


圖1是已有技術的結構示意圖； 圖2是本發(fā)明的結構示意圖； 圖3是圖2中附圖標記14的結構示意圖； 圖4是圖3的A-A剖視圖； 圖5是圖3的B-B剖視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明按圖2所示的結構實施。其中移動空心軸9和固定鏡筒15材料為45號 鋼，與鋼球17的接觸面要求研磨，鋼球17材料為GCrl5，是標準件，國標號GB/T308-2002， 保持架18材料為銅H62，移動空心軸9、固定鏡筒15、鋼球17三者之間為過盈0. 002mm 0. 003mm裝配，裝配后移動直線度不大于0.01mm;第一壓圈10、第一隔圈12、限位固定板 14、第二隔圈23、第三隔圈25、第二壓圈26的材料為45號鋼；限位板19材料為2A12 ;擴束 鏡筒21材料為HT250 ;驅動螺母11材料為銅H62 ;鎖緊螺釘13、第一螺釘20、第二螺釘27、限制轉動螺釘28、限位移動擋塊29、第三螺釘30材料為Q235 ;第二透鏡22材料為K9、第三 透鏡24材料為ZF5，第一透鏡16材料為K9，裝配時第二透鏡22與第三透鏡24的間距控制 在lmm士O. 02mm，第一透鏡16與第二透鏡22的間距控制在45mm±0. 02mm。
權利要求
一種透鏡間距可調整的激光擴束器，包括激光擴束器前鏡組，其特征在于還包括移動鏡組；擴束器前鏡組包括擴束鏡筒(21)、第二透鏡(22)、第二隔圈(23)、第三透鏡(24)、第三隔圈(25)、第二壓圈(26)；移動鏡組包括移動空心軸(9)、第一壓圈(10)、驅動螺母(11)、第一隔圈(12)、鎖緊螺釘(13)、限位固定板(14)、固定鏡筒(15)、第一透鏡(16)、鋼球(17)、保持架(18)、限位板(19)、第一螺釘(20)、第二螺釘(27)、限制轉動螺釘(28)、限位移動擋塊(29)、第三螺釘(30)；移動鏡組通過固定鏡筒(15)的法蘭盤用第二螺釘(27)與擴束器前鏡組的擴束鏡筒(21)同軸固聯(lián)；在移動鏡組中，移動空心軸(9)的孔臺肩處依次安裝第一透鏡(16)、第一隔圈(12)，用第一壓圈(10)固緊；移動空心軸(9)的外側套裝含有鋼球(17)的保持架(18)，保持架(18)中的鋼球(17)的外徑與固定鏡筒(15)的內壁之間是過盈配合；移動空心軸(9)、固定鏡筒(15)、鋼球(17)、保持架(18)組成了沿軸向方向直線運動軸系；在固定鏡筒(15)伸入擴束鏡筒(21)內的一端通過第一螺釘(20)固聯(lián)裝有限位板(19)，對保持架(18)的移動行程限位，在固定鏡筒(15)的末端通過螺釘固聯(lián)裝有限位固定板(14)，限制轉動螺釘(28)通過螺紋擰緊在限位固定板(14)上，它的前端伸進移動空心軸(9)的外壁鍵槽中；驅動螺母(11)與移動空心軸(9)之間在移動空心軸(9)的外徑用螺紋相聯(lián)，限位移動擋塊(29)通過第三螺釘(30)固聯(lián)在限位固定板(14)上；在擴束器前鏡組中，在擴束鏡筒(21)的激光發(fā)出端，從里至外依次裝有第二透鏡(22)和第三透鏡(24)，在該兩透鏡之間裝入第二隔圈(23)，在第三透鏡(24)的外側裝入第三隔圈(25)，在第三隔圈(25)的外側用第二壓圈(26)壓緊。
全文摘要
一種透鏡間距可調整的激光擴束器，屬于光學儀器技術領域中涉及的一種激光擴束器。要解決的技術問題是提供一種透鏡間距可調整的激光擴束器。解決的技術方案，包括移動鏡組和擴束器前鏡組；移動鏡組通過固定鏡筒的法蘭盤用第二螺釘與擴束器前鏡組的擴束鏡筒同軸固聯(lián)；移動空心軸、固定鏡筒、鋼球、保持架組成了沿軸向方向直線運動軸系，來調節(jié)透鏡間距，克服激光擴束器由于環(huán)境溫度變化使透鏡產生的變形對光學系統(tǒng)的影響，從而保證激光擴束器以準直平行光射出。
文檔編號G02B27/09GK101738730SQ20091021731
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權日2009年12月31日
發(fā)明者于萍, 高云國 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所