[发明专利]双共焦反射式变倍扩束镜

说明书

本发明公开了一种双共焦反射式变倍扩束镜，双共焦反射式变倍扩束镜中，第二抛物面反射镜和第一抛物面反射镜共焦同轴，二者顶点距离为二者的焦距之差，二者构成第一反射扩束系统，无焦变倍系统设在第一反射镜的反射光路上以第二次扩束来自第一反射镜的入射光束，第三抛物面反射镜具有第三曲率半径，第三抛物面反射镜和第二抛物面反射镜焦点重合，第三抛物面反射镜和第二抛物面反射镜构成第二反射扩束系统，使得来自第二反射镜的入射光束沿光轴入射到第三抛物面反射镜，光轴旋转90°后入射到第二抛物面反射镜，光轴旋转90°后与入射光束方向平行以实现第三次扩束。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种双共焦反射式变倍扩束镜。

背景技术

由于激光具有能量集中、方向性、单色性好的特点，目前被广泛应用在激光测距、空间光学等各个领域。但由于激光器出射的激光存在一定的发散角，不满足远距离传输对激光准直度的要求，且对于一些应用场景，如大气探测激光雷达、激光干涉仪等，出射光斑需远大于激光器光斑，所以需要对激光光束进行扩束准直。

目前广泛应用的扩束系统有两类，一是透射式激光扩束系统，通常由一个或多个透镜组构成，结构简单，可以设计成扩束比连续变化的变倍系统。但该系统只适用于小倍率扩束，当激光口径增大时，透镜口径也会增大，从而导致球差、慧差等像差增大。二是反射式激光扩束系统，目前应用较广的反射式扩束系统主要为格里高利系统、卡塞格林系统以及由离轴抛物面镜组成的反射式扩束系统。格里高利反射式扩束系统由两个凹面反射镜组成，卡塞格林系统由一个凹面反射镜和一个凸面反射镜组成。对于这两种扩束反射镜，轴对称式结构会造成其中心激光能量的损失，不适用于高峰值功率的激光扩束系统。而离轴结构会增加装调难度，对离轴角的精度要求很高，且主副镜之间的距离较大，装调时所需的镜筒很长。采用离轴抛物面镜的反射式扩束系统能够减小两反射镜之间的水平距离，通过引入非球面校正像差，但大倍率扩束时会增加抛物面离轴量，提高装调难度，增加成本。另外，对于所有的反射式扩束系统，由于其结构限制不能实现变倍扩束，所以不适用于需要对激光光束进行变倍扩束的应用场景。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种双共焦反射式变倍扩束镜，克服了现有的变倍扩束系统不能实现高变倍准直扩束的不足，加入了无焦变倍扩束模块，克服了抛物面反射镜不能实现变倍扩束的困难，通过两次反射扩束克服现有的离轴抛物面镜扩束系统在扩束倍率高时离轴量大的问题。在扩束倍数相同的情况下，比折射式扩束系统通光口径小，有效地控制了与口径相关的像差如球差和彗差；比反射式扩束系统适用范围广，扩束比可调节，可用于需要对激光光束进行变倍扩束的应用场景，并有效减小了抛物面镜的离轴量，减小了装调难度，能够实现从60倍到240倍的高变倍激光准直扩束。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种双共焦反射式变倍扩束镜包括，

第一抛物面反射镜，其具有第一曲率半径，

第二抛物面反射镜，其具有第二曲率半径，第二抛物面反射镜和第一抛物面反射镜共焦同轴，二者顶点距离为二者的焦距之差，二者构成第一反射扩束系统，使得入射光束沿光轴入射到第一抛物面反射镜，光轴旋转90°后入射到第二抛物面反射镜，光轴旋转90°后与入射光束方向平行以实现第一次扩束，

第一反射镜，其接收且反射第一次扩束后的入射光束，

无焦变倍系统，其设在所述第一反射镜的反射光路上以第二次扩束来自所述第一反射镜的入射光束，

第二反射镜，其接收且反射第二次扩束后的入射光束，