一种高斯光束的匀化装置的制作方法

1.本实用新型属于光束匀化装置领域，尤其涉及一种高斯光束的匀化装置。


背景技术：

2.通常情形，激光谐振腔发出的基模辐射场，其横截面的振幅分布遵守高斯函数，故称高斯光束。
3.照明、生物医疗仪器、激光显示、激光打标等领域的仪器，对激光光源的能量分布均匀度要求高，能量高斯分布的光源的均匀度仍然不能满足需求，需要通过匀化装置进一步匀化，但是现有匀化装置的光学元件成本较高，对校准精度以及装置稳定性的要求高。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于：提供一种高斯光束的匀化装置，将激光光源高斯分布的能量匀化成更加均匀分布的能量，并且成本低，结构紧凑，易于搭建，满足对能量分布均匀度要求高的仪器的需求。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种高斯光束的匀化装置，包括：壳体、激光光源、负透镜、滤光片和正透镜，激光光源固定安装在壳体内，激光光源为能量高斯分布的光源，激光光源的输出光路上依次设置有负透镜、滤光片和正透镜，滤光片的表面镀有介质膜。
6.作为上述技术方案的进一步描述：
7.负透镜包括负球面透镜、第一负柱面透镜和第二负柱面透镜。
8.作为上述技术方案的进一步描述：
9.正透镜包括正球面透镜、第一正柱面透镜、第二正柱面透镜和第三正柱面透镜。
10.作为上述技术方案的进一步描述：
11.负透镜和正透镜形成的望远镜的扩束倍数为1x-100x。
12.作为上述技术方案的进一步描述：
13.介质膜的透过率随着入射角度的变化而变化。
14.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
15.1、本实用新型中，能量高斯分布的激光光源，其输出光路上依次设置有负透镜、滤光片和正透镜，该光路可逆。滤光片位于需要发散或汇聚的光路上，利用滤光片对不同角度的入射光透过率不同，实现光束能量的均匀化。激光光束经过凹透镜后呈发散状态，因介质膜透过率/反射率随入射角变化的特性，实现高斯光束的匀化。具体的：负透镜对光束进行发散，发散后的光束经过滤光片的匀化后，再通过正透镜进行汇聚，将激光光源高斯分布的能量匀化成更加均匀分布的能量，并且匀化装置成本低、结构紧凑，易于搭建。
16.2、本实用新型中，光学镜片(负透镜、滤光片、正透镜)的间距由透镜焦距以及最终对光束大小以及光束均匀度的需求决定，灵活调整。负透镜和正透镜形成的望远镜的扩束倍数为1x-100x，调节范围广。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1为一种高斯光束的匀化装置的结构示意图。
19.图2为一种高斯光束的匀化装置方案一中负透镜、滤光片、正透镜的布置示意图。
20.图3为一种高斯光束的匀化装置方案二中负透镜、滤光片、正透镜的布置示意图。
21.图4为一种高斯光束的匀化装置方案三中负透镜、滤光片、正透镜的布置示意图。
22.图例说明：
23.1、壳体；2、激光光源；3、负透镜；31、负球面透镜；32、第一负柱面透镜；33、第二负柱面透镜；4、滤光片；5、正透镜；51、正球面透镜；52、第一正柱面透镜；53、第二正柱面透镜；54、第三正柱面透镜。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.实施例一
26.请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种高斯光束的匀化装置，包括：壳体1、激光光源2、负透镜3、滤光片4和正透镜5，激光光源2固定安装在壳体1内，激光光源2为能量高斯分布的光源，激光光源2的输出光路上依次设置有负透镜3、滤光片4和正透镜5，滤光片4的表面镀有介质膜，介质膜的透过率随着入射角度的变化而变化，负透镜3和正透镜5形成的望远镜的扩束倍数为1x-100x。
27.负透镜3为负球面透镜31，正透镜5为正球面透镜51。
28.工作原理：能量高斯分布的激光光源，其输出光路上依次设置有负透镜、滤光片和正透镜，该光路可逆。滤光片位于需要发散或汇聚的光路上，利用滤光片对不同角度的入射光透过率不同，实现光束能量的均匀化。激光光束经过凹透镜后呈发散状态，因介质膜透过率/反射率随入射角变化的特性，实现高斯光束的匀化。具体的：负透镜对光束进行发散，发散后的光束经过滤光片的匀化后，再通过正透镜进行汇聚，将激光光源高斯分布的能量匀化成更加均匀分布的能量，并且匀化装置成本低、结构紧凑，易于搭建。光学镜片(负透镜、滤光片、正透镜)的间距由透镜焦距以及最终对光束大小以及光束均匀度的需求决定，灵活调整。负透镜和正透镜形成的望远镜的扩束倍数为1x-100x，调节范围广。负透镜和正透镜也可以是负反射镜和正反射镜。
29.实施例二
30.请参阅图1和图3，本实用新型提供一种技术方案：一种高斯光束的匀化装置，包括：壳体1、激光光源2、负透镜3、滤光片4和正透镜5，激光光源2固定安装在壳体1内，激光光源2为能量高斯分布的光源，激光光源2的输出光路上依次设置有负透镜3、滤光片4和正透
镜5，滤光片4的表面镀有介质膜，介质膜的透过率随着入射角度的变化而变化，负透镜3和正透镜5形成的望远镜的扩束倍数为1x-100x。
31.负透镜3为第一负柱面透镜32，正透镜5为第一正柱面透镜52。
32.第一负柱面透镜32为一面凹、一面平的负透镜，第一负柱面透镜32的凹面位于靠近激光光源2一侧；第一正柱面透镜52为一面凸、一面平的正透镜，第一正柱面透镜52的凸面位于远离激光光源2一侧。
33.工作原理：能量高斯分布的激光光源，其输出光路上依次设置有负透镜、滤光片和正透镜，该光路可逆。滤光片位于需要发散或汇聚的光路上，利用滤光片对不同角度的入射光透过率不同，实现光束能量的均匀化。激光光束经过凹透镜后呈发散状态，因介质膜透过率/反射率随入射角变化的特性，实现高斯光束的匀化。具体的：负透镜对光束进行发散，发散后的光束经过滤光片的匀化后，再通过正透镜进行汇聚，将激光光源高斯分布的能量匀化成更加均匀分布的能量，并且匀化装置成本低、结构紧凑，易于搭建。光学镜片(负透镜、滤光片、正透镜)的间距由透镜焦距以及最终对光束大小以及光束均匀度的需求决定，灵活调整。负透镜和正透镜形成的望远镜的扩束倍数为1x-100x，调节范围广。负透镜和正透镜也可以是负反射镜和正反射镜。
34.实施例三
35.请参阅图1和图4，本实用新型提供一种技术方案：一种高斯光束的匀化装置，包括：壳体1、激光光源2、负透镜3、滤光片4和正透镜5，激光光源2固定安装在壳体1内，激光光源2为能量高斯分布的光源，激光光源2的输出光路上依次设置有负透镜3、滤光片4和正透镜5，滤光片4的表面镀有介质膜，介质膜的透过率随着入射角度的变化而变化，负透镜3和正透镜5形成的望远镜的扩束倍数为1x-100x。
36.负透镜3为第二负柱面透镜33，正透镜5包括第二正柱面透镜53和第三正柱面透镜54。
37.第二负柱面透镜33为一面凹、一面平的负透镜，第一负柱面透镜32的凹面位于远离激光光源2一侧；第二正柱面透镜53为一面凸、一面平的正透镜，第二正柱面透镜53的凸面位于靠近激光光源2一侧；第三正柱面透镜54为一面凸、一面平的正透镜，第三正柱面透镜54的凸面位于靠近激光光源2一侧。
38.第二正柱面透镜53和第三正柱面透镜54的配合，提高光线汇聚的效果。
39.工作原理：能量高斯分布的激光光源，其输出光路上依次设置有负透镜、滤光片和正透镜，该光路可逆。滤光片位于需要发散或汇聚的光路上，利用滤光片对不同角度的入射光透过率不同，实现光束能量的均匀化。激光光束经过凹透镜后呈发散状态，因介质膜透过率/反射率随入射角变化的特性，实现高斯光束的匀化。具体的：负透镜对光束进行发散，发散后的光束经过滤光片的匀化后，再通过正透镜进行汇聚，将激光光源高斯分布的能量匀化成更加均匀分布的能量，并且匀化装置成本低、结构紧凑，易于搭建。光学镜片(负透镜、滤光片、正透镜)的间距由透镜焦距以及最终对光束大小以及光束均匀度的需求决定，灵活调整。负透镜和正透镜形成的望远镜的扩束倍数为1x-100x，调节范围广。负透镜和正透镜也可以是负反射镜和正反射镜。
40.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用
新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。