一種光纖聚焦鏡組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于一種聚焦裝置，具體涉及一種光纖聚焦鏡組。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖傳輸是一種靈活可靠的激光傳輸方式，具有靈活性高、小型化、受環(huán)境干擾小等特點，同時，光纖輸出激光具有同一面源輸出光束特征，即具有近似相同的發(fā)散角和光束質(zhì)量參數(shù)，這個特性對于需要采用多路激光同時同位置共同作用的相關(guān)技術(shù)研究具有非常重要的應(yīng)用價值，如原子激發(fā)光譜研究或原子激發(fā)電離路徑研究等。
[0003]在激光光譜研究領(lǐng)域，由于需要進行原子能級掃描，會將多束包含紫外、可見、近紅外等不同波長的激光合成一束，同時作用于研究對象，這就要求幾束光合成度高，激光在近場和遠(yuǎn)場都能很好地重合在一起，采用光纖合成傳輸能夠?qū)崿F(xiàn)合一目標(biāo)。但如何將光纖輸出的具有發(fā)散性能的光束重新聚焦到一點也是非常難于實現(xiàn)的，這是因為用于光束準(zhǔn)直和聚焦的光學(xué)系統(tǒng)存在像差，光學(xué)系統(tǒng)的像差主要包括球差、彗差、畸變、像散、場曲等單色像差和不同波長之間的色差。光學(xué)系統(tǒng)單色像差的存在，使光束聚焦光斑發(fā)生彌散，中心會聚度下降。而且當(dāng)不同波長的光線在透過光學(xué)玻璃準(zhǔn)直聚焦時，由于色散和折射系數(shù)的差異會導(dǎo)致不同波長的光線具有不同的焦點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提出，其目的是提供一種光纖聚焦鏡組。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是:一種光纖聚焦鏡組，包括從光纖入射點到聚焦點之間依次同光軸設(shè)置的I號雙凸形透鏡、彎月形透鏡、雙凹形透鏡、II號雙凸形透鏡、I號凸凹形透鏡、III號雙凸形透鏡、II號凸凹形透鏡、IV號雙凸形透鏡，所述的I號雙凸形透鏡、彎月形透鏡邊緣接觸，中部為0.12mm的空氣隙，雙凹形透鏡、II號雙凸形透鏡邊緣接觸，中部為0.04mm的空氣隙，I號凸凹形透鏡、III號雙凸形透鏡邊緣接觸，中部為0.09mm的空氣隙，II號凸凹形透鏡、IV號雙凸形透鏡邊緣接觸，中部為0.14mm的空氣隙，所述的彎月形透鏡與雙凹形透鏡沿光軸的間距為5.04mm，II號雙凸形透鏡與I號凸凹形透鏡沿光軸的間距為2.86mm，III號雙凸形透鏡與II號凸凹形透鏡沿光軸的間距為3.05mm。
[0006]所述的I號雙凸形透鏡、II號雙凸形透鏡、III號雙凸形透鏡、IV號雙凸形透鏡材質(zhì)為具有低色散系數(shù)的氟化鈣。
[0007]彎月形透鏡、雙凹形透鏡、I號凸凹形透鏡、II號凸凹形透鏡材質(zhì)為具有高色散系數(shù)的熔融石英。
[0008]本實用新型利用兩種不同色散系數(shù)材料的光學(xué)鏡片進行組合，實現(xiàn)了多束紫外、可見和近紅外波段激光的聚焦，消除在聚焦過程中產(chǎn)生的色差，使得聚焦能力不受波長的限制，擴大了光纖合成傳輸技術(shù)的應(yīng)用范圍，利用多個鏡片之間不同曲率半徑和間距的匹配，使得光纖輸出的發(fā)散光束重新聚焦于一點，通過像差校正與補償，有效消除光纖輸出激光在聚焦過程中產(chǎn)生的單色像差，本實用新型易于安裝調(diào)節(jié)，操作簡單。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是光纖輸出聚焦鏡組的球差曲線圖；
[0011]圖3是光纖輸出聚焦鏡組的色差曲線圖。
[0012]其中:
[0013]1 I號雙凸形透鏡 2彎月形透鏡
[0014]3雙凹形透鏡4 II號雙凸形透鏡
[0015]5 I號凸凹形透鏡 6 III號雙凸形透鏡
[0016]7 II號凸凹形透鏡 8 IV號雙凸形透鏡。
【具體實施方式】
[0017]以下，參照附圖和實施例對本實用新型進行詳細(xì)說明:
[0018]如圖1所示，一種光纖聚焦鏡組，包括從光纖入射點到聚焦點之間依次同光軸設(shè)置的I號雙凸形透鏡1、彎月形透鏡2、雙凹形透鏡3、II號雙凸形透鏡4、I號凸凹形透鏡5、III號雙凸形透鏡6、II號凸凹形透鏡7、IV號雙凸形透鏡8，所述的I號雙凸形透鏡1、彎月形透鏡2邊緣接觸，中部為0.12mm的空氣隙，雙凹形透鏡3、II號雙凸形透鏡4邊緣接觸，中部為0.04mm的空氣隙，I號凸凹形透鏡5、111號雙凸形透鏡6邊緣接觸，中部為0.09mm的空氣隙，II號凸凹形透鏡7、IV號雙凸形透鏡8邊緣接觸，中部為0.14_的空氣隙，所述的彎月形透鏡2與雙凹形透鏡3沿光軸的間距為5.04mm，II號雙凸形透鏡4與I號凸凹形透鏡5沿光軸的間距為2.86mm，III號雙凸形透鏡6與II號凸凹形透鏡7沿光軸的間距為3.05mm。
[0019]所述的I號雙凸形透鏡1、II號雙凸形透鏡4、III號雙凸形透鏡6、IV號雙凸形透鏡8材質(zhì)為具有低色散系數(shù)的氟化鈣。所述的I號雙凸形透鏡1、II號雙凸形透鏡4、111號雙凸形透鏡6、IV號雙凸形透鏡8具有正光焦度。
[0020]彎月形透鏡2、雙凹形透鏡3、I號凸凹形透鏡5、II號凸凹形透鏡7材質(zhì)為具有高色散系數(shù)的熔融石英。所述的彎月形透鏡2、雙凹形透鏡3、I號凸凹形透鏡5、II號凸凹形透鏡7具有負(fù)光焦度。
[0021]I號雙凸形透鏡1與彎月形透鏡2，雙凹形透鏡3與II號雙凸形透鏡4，I號凸凹形透鏡5與III號雙凸形透鏡6，II號凸凹形透鏡7與IV號雙凸形透鏡8相互兩兩組合消除色差。
實施例
[0022]通過光纖輸出280nm~820nm波段的發(fā)散激光，光纖輸出發(fā)散角為25.4度，光纖入射點與I號雙凸形透鏡1左端面距離LelOSmm，發(fā)散光依次通過I號雙凸形透鏡1、彎月形透鏡2、雙凹形透鏡3、II號雙凸形透鏡4、I號凸凹形透鏡5、111號雙凸形透鏡6、II號凸凹形透鏡7、IV號雙凸形透鏡8，實現(xiàn)聚焦光斑工作距離L23 500mm，球差參數(shù)小于0.5mm。
[0023]如圖2所示，橫坐標(biāo)表示入射光的物方高度，縱坐標(biāo)表示球差大小。圖中a表示波長為280nm的紫外光，b表不波長為820nm的近紅外光，c表不波長為550nm的可見光。
[0024]當(dāng)光入射到單個透鏡上時，無限靠近光軸的光線將聚焦到近軸像的位置，但是隨著透鏡上光線高度的增加，像方空間的光線與光軸相交即聚焦的位置越來越靠近透鏡，這種隨孔徑變化的焦點位置變化成為球差?？刂魄虿畹囊粋€有效方法是將光焦度分解成多個元件，通過在多個元件間分解光焦度，可以減少每個表面上的入射角，從而使球差減少。
[0025]光纖輸出激光為發(fā)散光，發(fā)散角約為25.4度，通過光纖聚焦鏡組，針對芯徑0.6mm的光纖輸出光，在放大倍率約為3的條件下，聚焦光斑的球差參數(shù)為0.3mm。
[0026]如圖3所示，橫坐標(biāo)為入射光波長范圍，縱坐標(biāo)為垂軸色差值。由于透鏡對于短波的折射率比長波的折射率高，導(dǎo)致不同波長光的聚焦點不同，這種焦點隨波長不同而在軸向產(chǎn)生的位置變化稱為軸向色差。本實用新型的聚焦鏡組通過氟化鈣和熔融石英兩種不同色散系數(shù)的材質(zhì)相互匹配實現(xiàn)色差校正，針對280-820nm波段范圍，垂軸焦點偏移量小于0.0015mm。
[0027]本實用新型利用兩種不同色散系數(shù)材料的光學(xué)鏡片進行組合，實現(xiàn)了多束紫外、可見和近紅外波段激光的聚焦，消除在聚焦過程中產(chǎn)生的色差，使得聚焦能力不受波長的限制，擴大了光纖合成傳輸技術(shù)的應(yīng)用范圍，利用多個鏡片之間不同曲率半徑和間距的匹配，使得光纖輸出的發(fā)散光束重新聚焦于一點，通過像差校正與補償，有效消除光纖輸出激光在聚焦過程中產(chǎn)生的單色像差，本實用新型易于安裝調(diào)節(jié)，操作簡單。
【主權(quán)項】
1.一種光纖聚焦鏡組，其特征在于:包括從光纖入射點到聚焦點之間依次同光軸設(shè)置的I號雙凸形透鏡(1)、彎月形透鏡(2)、雙凹形透鏡(3)、II號雙凸形透鏡(4)、I號凸凹形透鏡(5)、111號雙凸形透鏡(6)、II號凸凹形透鏡(7)、IV號雙凸形透鏡(8)，所述的I號雙凸形透鏡(1 )、彎月形透鏡(2 )邊緣接觸，中部為0.12mm的空氣隙，雙凹形透鏡(3 )、II號雙凸形透鏡(4)邊緣接觸，中部為0.04_的空氣隙，I號凸凹形透鏡(5)、111號雙凸形透鏡(6)邊緣接觸，中部為0.09mm的空氣隙，II號凸凹形透鏡(7)、IV號雙凸形透鏡(8)邊緣接觸，中部為0.14mm的空氣隙，所述的彎月形透鏡(2)與雙凹形透鏡(3)沿光軸的間距為5.04mm，II號雙凸形透鏡(4)與I號凸凹形透鏡(5)沿光軸的間距為2.86mm，III號雙凸形透鏡(6)與II號凸凹形透鏡(7)沿光軸的間距為3.05mm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖聚焦鏡組，其特征在于:所述的I號雙凸形透鏡(1)、11號雙凸形透鏡(4)、111號雙凸形透鏡(6)、IV號雙凸形透鏡(8)材質(zhì)為具有低色散系數(shù)的氟化鈣。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖聚焦鏡組，其特征在于:彎月形透鏡(2)、雙凹形透鏡(3)、I號凸凹形透鏡(5)、II號凸凹形透鏡(7)材質(zhì)為具有高色散系數(shù)的熔融石英。
【專利摘要】本實用新型公開了一種光纖聚焦鏡組，包括從光纖入射點到聚焦點之間依次同光軸設(shè)置的Ⅰ號雙凸形透鏡、彎月形透鏡、雙凹形透鏡、Ⅱ號雙凸形透鏡、Ⅰ號凸凹形透鏡、Ⅲ號雙凸形透鏡、Ⅱ號凸凹形透鏡、Ⅳ號雙凸形透鏡。本實用新型利用不同兩種色散系數(shù)材料的光學(xué)鏡片進行組合，實現(xiàn)了多束紫外、可見和近紅外波段激光的聚焦，消除在聚焦過程中產(chǎn)生的色差，使得聚焦能力不受波長的限制，利用多個鏡片之間不同曲率半徑和間距的匹配，使得光纖輸出的發(fā)散光束重新聚焦于一點，通過像差校正與補償，有效消除光纖輸出激光在聚焦過程中產(chǎn)生的單色像差，本實用新型易于安裝調(diào)節(jié)，操作簡單。
【IPC分類】G02B6/32, G02B1/00
【公開號】CN204989538
【申請?zhí)枴緾N201520724921
【發(fā)明人】薛艷艷, 安振杰, 劉麗娜
【申請人】核工業(yè)理化工程研究院
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月18日