激光傳輸雙曲聚光棒的制作方法
【專利摘要】一種激光傳輸雙曲聚光棒，在無機透明固體光學材料制成聚光段的光入射端連為一體有激光傳輸段、光出射端連為一體有整光段構(gòu)成激光傳輸雙曲聚光棒，激光傳輸段、聚光段、整光段的外表面為光滑表面，激光傳輸段的光入射端面和整光段的光出射端面與激光傳輸雙曲聚光棒的中心線垂直，激光傳輸段的幾何形狀是直徑為D的圓柱體，整光段的幾何形狀是直徑為d的圓柱體，d＜D,其中0.3mm≤d≤0.6mm、7d≤D≤10d，聚光段的幾何形狀是側(cè)面為雙曲面的旋轉(zhuǎn)體，聚光段光入射端面的直徑與激光傳輸段的直徑相同、光出射端面的直徑與整光段的直徑相同。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、成型容易、體積小、成本低、使用方便、聚光效率高等優(yōu)點，可用于激光束的傳輸。
【專利說明】激光傳輸雙曲聚光棒
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于激光的設備或裝置【技術(shù)領域】，具體涉及激光傳輸聚集的零部件。
【背景技術(shù)】
[0002]激光束的聚焦是激光應用中的關(guān)鍵技術(shù)之一。激光束聚焦效果的優(yōu)劣對激光能量的利用效率有著重要的影響。傳統(tǒng)的激光束聚焦方法分為利用普通球面透鏡作為聚焦元件的透射式聚焦和利用反射鏡作為聚焦元件的反射式聚焦，但其成本高、光路復雜且占用空間較大，無法構(gòu)成緊奏形結(jié)構(gòu)且與光纖耦合難度大，影響了其應用范圍。上世紀60年代發(fā)明的自聚焦棒式透鏡，由于其獨特的光學特性以及可與半導體激光器和光纖完美結(jié)合的特點，在光纖通信、光纖傳感、光學儀器、醫(yī)療儀器等光信息的傳輸與檢測方面獲得了廣泛應用，但制造成本高，特別是用于較大功率激光束的聚焦效果較差，使其在應用上存在一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造工藝簡單、生產(chǎn)成本低、聚光效果好的激光傳輸雙曲聚光棒。
[0004]解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:在無機透明固體光學材料制成聚光段的光入射端連為一體有激光傳輸段、光出射端連為一體有整光段構(gòu)成激光傳輸雙曲聚光棒，激光傳輸段、聚光段、整光段的外表面為光滑表面，激光傳輸段的光入射端面和整光段的光出射端面與激光傳輸雙曲聚光棒的中心線垂直。本發(fā)明的激光傳輸段I的幾何形狀是直徑為D的圓柱體，整光段的幾何形狀是直徑為d的圓柱體，d < D,聚光段的幾何形狀是側(cè)面為雙曲面的旋轉(zhuǎn)體，聚光段光入射端面的直徑與激光傳輸段的直徑相同、光出射端面的直徑與整光段的直徑相同。
[0005]本發(fā)明的聚光段側(cè)面的雙曲旋轉(zhuǎn)曲面是以直角坐標系中雙曲線方程
[0006]4x2/d2-y2/64d2=1 (1)
[0007]為母線，y軸為中心軸旋轉(zhuǎn)形成的雙曲旋轉(zhuǎn)曲面，方程(I)以聚光段輸出端面的直徑及其延長線為X軸，聚光段的中心線為y軸，X為聚光段的半徑變量，d/2≤| X | ≤D/2,y為半徑變量X所對應的聚光段高度，y ≥O0
[0008]本發(fā)明的整光段直徑d的取值范圍為0.3mm ≤d ≤ 0.6mm,激光傳輸段直徑D的取值范圍為7d≤D≤IOd.
[0009]由于本發(fā)明采用了以雙曲線圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)構(gòu)成的聚光段，聚光段的光入射端連為一體有激光傳輸段、光出射端連為一體有整光段，垂直入射于激光傳輸段光入射端面的激光束，通過激光傳輸段傳輸進入聚光段，其中以聚光段中心線為中心軸、聚光段輸出端為橫截面范圍內(nèi)的光線，沿聚光段中心線直行通過聚光段進入整光段，其余的光線以大入射角入射到聚光段側(cè)面的雙曲面上，通過多次全反射會聚在聚光段的光出射端面進入整光段，由整光段的光出射端面射出。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、成型容易、體積小、成本低、使用方便、聚光效率高等優(yōu)點，可用于激光束的傳輸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明不限于這些實施例。
[0012]實施例1
[0013]以整光段3的直徑d為0.5mm為例,激光傳輸雙曲聚光棒的結(jié)構(gòu)如下:
[0014]在圖1中，本實施例的激光傳輸雙曲聚光棒由激光傳輸段1、聚光段2、整光段3連為一體構(gòu)成。
[0015]在聚光段2的光入射端連為一體有激光傳輸段1、聚光段2的光出射端連為一體有整光段3構(gòu)成激光傳輸雙曲聚光棒，激光傳輸雙曲聚光棒采用無色透明的冕玻璃(H-K9)制成，激光傳輸段1、聚光段2、整光段3的外表面為光滑表面,激光傳輸段I的光入射端面和整光段3的光出射端面與激光傳輸雙曲聚光棒的中心線垂直,激光傳輸段I的光入射端面與激光器出光端聯(lián)接，激光束垂直入射激光傳輸段I的光入射端面。激光傳輸段I的幾何形狀是直徑D為4mm的圓柱體，整光段3的幾何形狀是直徑d為0.5mm的圓柱體，即D等于8d，聚光段2的幾何形狀是側(cè)面為雙曲面的旋轉(zhuǎn)體，聚光段2側(cè)面的雙曲旋轉(zhuǎn)曲面是以直角坐標系中雙曲線方程
[0016]
【權(quán)利要求】
1.一種激光傳輸雙曲聚光棒,在無機透明固體光學材料制成聚光段(2)的光入射端連為一體有激光傳輸段(I)、光出射端連為一體有整光段(3)構(gòu)成激光傳輸雙曲聚光棒，激光傳輸段(I)、聚光段(2)、整光段(3)的外表面為光滑表面,激光傳輸段(I)的光入射端面和整光段(3)的光出射端面與激光傳輸雙曲聚光棒的中心線垂直,其特征在于:所述的激光傳輸段(I)的幾何形狀是直徑為D的圓柱體，整光段(3)的幾何形狀是直徑為d的圓柱體，d < D,聚光段(2)的幾何形狀是側(cè)面為雙曲面的旋轉(zhuǎn)體，聚光段(2)光入射端面的直徑與激光傳輸段(I)的直徑相同、光出射端面的直徑與整光段(3)的直徑相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光傳輸雙曲聚光棒，其特征在于:所述的聚光段(2)側(cè)面的雙曲旋轉(zhuǎn)曲面是以直角坐標系中雙曲線方程
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光傳輸雙曲聚光棒,其特征在于:所述的整光段(3)直徑d的取值范圍為0.3mm≤d≤0.6mm,激光傳輸段(1)直徑D的取值范圍為7d≤D≤10d。
【文檔編號】G02B6/00GK103792616SQ201410070415
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】張宗權(quán), 苗潤才, 姚志, 王文成, 劉志存, 楊宗立, 魯百佐, 辛經(jīng)緯 申請人:陜西師范大學