一种紫外单色激光物镜的制作方法

1.本实用新型涉及一种紫外单色激光物镜，属于激光光学领域。


背景技术：

2.紫外显微物镜，是显微物镜的一种，使用波段在190-450nm，放大倍率有10x、20x、50x等。主要用于单紫外荧光显微观察，或者紫外准分子激光器和其它紫外激光的轴上激光聚焦、显微成像。由于设计波长在190-450nm，为了保证成像质量，光学设计消色差采取多种玻璃材料设计。设计采取宽波段镀膜，导致在单激光波长343nm激光透过率在80％左右。如果用于高功率超快紫外激光，玻璃镜片的损伤阈值在0.8j/cm2，难以满足使用要求。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种紫外单色激光物镜，全紫外熔融石英材料设计，mtf接近衍射极限，畸变＜0.2％，能完美放大测试目标，激光透过率大于95％，激光损伤阈值在3j/cm2，可用于高功率激光聚焦和检测应用。
4.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
5.一种紫外单色激光物镜，包括沿入射方向依次设置第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；第一透镜为弯月形状的负透镜，第二透镜为弯月形状的正透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为弯月形状正透镜，第六透镜为弯月形状正透镜。
6.上述紫外单色激光物镜为10x有限远紫外物镜，可用于测量高功率超快微米级激光聚焦光斑。
7.沿入射方向，第一透镜的两侧面依次为第一曲面和第二曲面，第二透镜的两侧面依次为第三曲面和第四曲面，第三透镜的两侧面依次为第五曲面和第六曲面，第四透镜的两侧面依次为第七曲面和第八曲面，第五透镜的两侧面依次为第九曲面和第十曲面，第六透镜的两侧面依次为第十一曲面和第十二曲面；
8.第一曲面的曲率半径为-11～-15mm，第二曲面的曲率为250～265mm；第三曲面的曲率半为-60～-70mm，第四曲面的曲率半径为-20～-30mm；第五曲面的曲率半径为490～500mm，第六曲面的曲率半径为-40～-50mm；第七曲面的曲率半径为60～70mm，第八曲面的曲率半径为-150～-155mm；第九曲面的曲率半径为30～35mm，第十曲面的曲率半径为105～115mm；第十一曲面的曲率半径为15～25mm，第十二曲面的曲率半径为25～35mm。
9.为了提高成像效果，优选，第一曲面的曲率半径为-13.709
±
0.002mm，第二曲面的曲率为258.191
±
0.002mm；第三曲面的曲率半为-67.445
±
0.002mm，第四曲面的曲率半径为-25
±
0.002mm；第五曲面的曲率半径为496.482
±
0.002mm，第六曲面的曲率半径为-44.67
±
0.002mm；第七曲面的曲率半径为65.77
±
0.002mm，第八曲面的曲率半径为-152.183
±
0.002mm；第九曲面的曲率半径为33.73
±
0.002mm，第十曲面的曲率半径为111.34
±
0.002mm；第十一曲面的曲率半径为20.781
±
0.002mm，第十二曲面的曲率半径为
31.45
±
0.002mm。
10.为了进一步提高成像效果，第一透镜的中心厚度为3.3
±
0.1mm；第二透镜的中心厚度为6
±
0.1mm；第三透镜的中心厚度为6
±
0.1mm；第四透镜的中心厚度为5.9
±
0.1mm；第五透镜的中心厚度为5.5
±
0.1mm；第六透镜的中心厚度为5.5
±
0.1mm。第一透镜与第二透镜的中心间隔为5.5
±
0.2mm，第二镜片和第三镜片之间的中心间隔为2.4
±
0.2mm，第三镜片和第四镜片之间的中心间隔为9.9
±
0.2mm，第四镜片和第五镜片之间的中心间隔为1.3
±
0.2mm，第五镜片和第六镜片之间的中心间隔为0.7
±
0.2mm，后截距长度是23.2
±
0.2mm。
11.为了满足高功率激光测量的要求，所有镜片材料采用紫外熔融石英材料。镀高功率紫外激光膜系，安装镜片采取边装边调保证整体中心偏小于1
′
。
12.上述紫外单色激光物镜参数：波长343nm，焦距20mm，na0.25，共轭距离259.8mm。
13.为了方便设计，物镜的设计原理采取逆光路设计，实际需要测试聚焦光斑时，右端为激光输入端。考虑到结构空间的问题，采取有限远设计，而不是无限远加管镜的设计方案。
14.本实用新型未提及的技术均参照现有技术。
15.本实用新型紫外单色激光物镜，mtf接近衍射极限，畸变＜0.2％，能完美放大测试目标，激光透过率大于95％，激光损伤阈值在3j/cm2，用于测量高功率超快微米级激光聚焦光斑。
附图说明
16.图1为本实用新型微米级光斑测量原理图；
17.图2为本实用新型紫外物镜光路示意图；
18.图3为本实用新型紫外物镜不同视场的点列图，其中3a是本技术设计，b是thorlabs公司10x物镜点列图；(注：采用设计是thorlabs公司lmul-10x-uvb)
19.图4为本实用新型紫外物镜的场曲图和畸变图，其中a是本技术设计，b是thorlabs公司10x物镜场曲和畸变图；
20.图5为本实用新型紫外物镜的mtf图，横轴为每毫米线对数(lp/mm)，纵轴为对比度值；其中，a是本技术设计，b是thorlabs公司10x物镜mtf图；
具体实施方式
21.为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
22.实施例1
23.如图2所示，一种紫外单色激光物镜，包括沿入射方向依次设置第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；第一透镜为弯月形状的负透镜，第二透镜为弯月形状的正透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为弯月形状正透镜，第六透镜为弯月形状正透镜；物镜参数：波长343nm，焦距20mm，na0.25，共轭距离259.8mm。
24.沿入射方向，第一透镜的两侧面依次为第一曲面和第二曲面，第二透镜的两侧面依次为第三曲面和第四曲面，第三透镜的两侧面依次为第五曲面和第六曲面，第四透镜的
两侧面依次为第七曲面和第八曲面，第五透镜的两侧面依次为第九曲面和第十曲面，第六透镜的两侧面依次为第十一曲面和第十二曲面；第一曲面的曲率半径为-13.709mm，第二曲面的曲率为258.191mm；第三曲面的曲率半为-67.445，第四曲面的曲率半径为-25mm；第五曲面的曲率半径为496.482mm，第六曲面的曲率半径为-44.67mm；第七曲面的曲率半径为65.77mm，第八曲面的曲率半径为-152.183mm；第九曲面的曲率半径为33.73mm，第十曲面的曲率半径为111.34mm；第十一曲面的曲率半径为20.781mm，第十二曲面的曲率半径为31.45mm。
25.第一透镜的中心厚度为3.3mm；第二透镜的中心厚度为6mm；第三透镜的中心厚度为6mm；第四透镜的中心厚度为5.9mm；第五透镜的中心厚度为5.5mm；第六透镜的中心厚度为5.5mm。第一透镜与第二透镜的中心间隔为5.5mm，第二镜片和第三镜片之间的中心间隔为2.4mm，第三镜片和第四镜片之间的中心间隔为9.9mm，第四镜片和第五镜片之间的中心间隔为1.3mm，第五镜片和第六镜片之间的中心间隔为0.7mm，后截距长度是23.2mm。
26.表1为紫外单色激光物镜的各项参数
[0027][0028]
从图3-5中，可以看到本设计的性能参数聚焦光斑均在衍射极限内，弧矢场曲约2.2um，子午场曲约0.9um，最大视场畸变约0.18％；thorlabs公司10x物镜设计，聚焦光斑接近衍射极限，弧矢场曲1.7um，子午场曲约1.2um，最大视场畸变0.6％；且本技术设计激光透过率大于95％，激光损伤阈值在3j/cm2，由此可明显看出，本设计明显优于thorlabs公司设计，成本低于thorlabs公司产品。