專利名稱：非高斯光束聚焦系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)一種非高斯光束的聚焦，特別適用于空心波導(dǎo)中電磁輻射的聚焦。
背景技術(shù)：
空心波導(dǎo)現(xiàn)在廣泛用于醫(yī)療，工業(yè)加工及光傳輸?shù)雀鱾€(gè)領(lǐng)域。尤其是波長(zhǎng)在 10. 6 μ m和0. 6328 μ m的激光特別適合在空心波導(dǎo)中傳輸。經(jīng)過空心波導(dǎo)傳輸出來的光并 不是高斯光。從空心波導(dǎo)總出射的最小光斑尺寸為0. 8mm，在許多高級(jí)醫(yī)療和工業(yè)加工應(yīng)用中， 需要更小的光斑尺寸。通?？梢酝ㄟ^減小空心波導(dǎo)的內(nèi)徑來減小光斑，但是會(huì)帶來大量的 光能量損耗。另外，將CO2激光耦合進(jìn)內(nèi)徑非常小的空心波導(dǎo)也會(huì)遭遇越來越多的困難。為 了將ω2激光聚焦到0. 3mm或者更小，一種非常好的方法便是用一個(gè)或者兩個(gè)透鏡系統(tǒng)將 從空心波導(dǎo)中出射的光聚焦。評(píng)價(jià)這種方法可以從以下方面著手光斑尺寸、光束質(zhì)量和傳 輸功率。由于在空心波導(dǎo)的可彎曲的金屬管內(nèi)壁涂覆有優(yōu)化的電介質(zhì)涂層，一般使用的元 素是銀，內(nèi)徑為1mm，在光波導(dǎo)端口最小的光斑尺寸是0. 8mm。但是在許多高級(jí)醫(yī)療和工業(yè) 應(yīng)用中，需要更小的光斑尺寸。傳統(tǒng)的聚焦非高斯光束的系統(tǒng)，只使用一個(gè)凸透鏡，這樣會(huì) 帶來額外的球面相差。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種非高斯光束聚焦系統(tǒng)。本實(shí)用新型 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，且能將從空心波導(dǎo)中出射的(X)2激光的光斑尺寸減至理想值。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是非高斯光束聚焦系統(tǒng)，包括空心波導(dǎo)，光束從空 心波導(dǎo)出射后，再依次經(jīng)過第一透鏡系統(tǒng)和第二透鏡系統(tǒng)后出射。所述第一透鏡系統(tǒng)根據(jù)光線傳播方向依次包括凹透鏡、光闌和第一凸透鏡。所述第二透鏡系統(tǒng)包括第二凸透鏡。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低和調(diào)節(jié)范圍大。透鏡系統(tǒng)均由光學(xué)玻璃制 成，這樣在其加工工藝上比較穩(wěn)定，可以保證聚焦系統(tǒng)的品質(zhì)。

圖1為當(dāng)達(dá)衍射極限激光束進(jìn)入空心波導(dǎo)后的示意圖；圖2為空心波導(dǎo)中射出的光束示意圖；圖3為公知非高斯光束聚焦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；圖4為內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型中的非高斯光束聚焦系統(tǒng)的成像示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖4所示，非高斯光束聚焦系統(tǒng)，包括空心波導(dǎo)1，光束從空心波導(dǎo)1出射后，再 依次經(jīng)過第一透鏡系統(tǒng)和第二透鏡系統(tǒng)后出射。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，第一透鏡系統(tǒng)根據(jù)光線傳播方向依次包括凹透鏡2、光闌3 和第一凸透鏡4。凹透鏡2位于非高斯光束的入口處。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，第二透鏡系統(tǒng)包括第二凸透鏡5。上述凹透鏡2、第一凸透鏡4和第二凸透鏡5均采用光學(xué)玻璃。各光學(xué)器件均共軸 設(shè)置。為便于對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及達(dá)到的效果有進(jìn)一步的了解，現(xiàn)配合附圖并舉較佳 實(shí)施例詳細(xì)說明如下。本實(shí)用新型的特點(diǎn)對(duì)于確定的聚焦系統(tǒng)，本結(jié)構(gòu)的聚焦比通過調(diào)節(jié)透鏡間距可 實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的連續(xù)可調(diào)；二是對(duì)于給定的聚焦比，通過透鏡焦距的選擇可找到一個(gè)最小 間距，以達(dá)到節(jié)省空間的目的。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下一種用于聚焦非高斯光束的聚焦系統(tǒng)，由同光軸的依次的凹透鏡、光闌、第一凸透 鏡和第二凸透鏡構(gòu)成。在實(shí)際應(yīng)用中的光波導(dǎo)長(zhǎng)度通?？蛇_(dá)1500mm，內(nèi)徑一般為1mm。從空心波導(dǎo)射出 的光是多模，最小光斑尺寸主要由內(nèi)徑?jīng)Q定。雖然可以通過減小內(nèi)徑來得到更小的光斑尺 寸，但是于此同時(shí)，會(huì)損失大量的光能量，因?yàn)樗p損耗是與波導(dǎo)的內(nèi)徑成反比的。對(duì)于直 波導(dǎo)，能量的衰減α π可以由Marcatili和khmeltzer來描述。
權(quán)利要求1.非高斯光束聚焦系統(tǒng)，包括空心波導(dǎo)(1)，其特征在于光束從空心波導(dǎo)(1)出射后， 再依次經(jīng)過第一透鏡系統(tǒng)和第二透鏡系統(tǒng)后出射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦系統(tǒng)，其特征在于第一透鏡系統(tǒng)根據(jù)光線傳播方向依 次包括凹透鏡O)、光闌⑶和第一凸透鏡G)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦系統(tǒng)，其特征在于第二透鏡系統(tǒng)包括第二凸透鏡(5)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種非高斯光束聚焦系統(tǒng)，其包括空心波導(dǎo)(1)，光束從空心波導(dǎo)(1)出射后，再依次經(jīng)過第一透鏡系統(tǒng)和第二透鏡系統(tǒng)后出射。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低和調(diào)節(jié)范圍大的優(yōu)點(diǎn)。透鏡系統(tǒng)均由光學(xué)玻璃制成，這樣在其加工工藝上比較穩(wěn)定，可以保證聚焦系統(tǒng)的品質(zhì)。
文檔編號(hào)G02B27/09GK201886206SQ201020632938
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
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