一种光热耦合变焦气透镜系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106501886A(43)申请公布日2017.03.15(21)申请号201611047088.8(22)申请日2016.11.23(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙正街174号(72)发明人黄心嘉唐婕妤唐山(51)Int.Cl.G02B3/14(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种光热耦合变焦气透镜系统(57)摘要本发明为一种光热耦合变焦气透镜系统，它包括有变折射率气体空腔、复合加热系统、温控传感系统。透镜外围轮廓由两种不同曲率的玻璃球壳面组成。两球壳一体化贴合，形成空腔，并被内部的环形玻璃壁分割成两块区域：控温液通道和变折射率气体空腔。控温液通道在气体空腔外围，内部装有电热丝，并连通导线在球壳外连向连续调压器和电源。在通向两球壳外有注水口，注水口处有防沸滤网。同时气体空腔边缘置有温度传感器。本发明的优点是实现了温控的气体折射率变化，并使气透镜的焦距发生可控性改变，并且拥有较高的精度。CN106501886ACN106501886A权利要求书1/1页1.一种光热耦合变焦气透镜系统，包括两种曲率半径相同或不同的玻璃球壳面(4)、变折射率气体空腔(1、2、3)、复合加热系统(5、6)、温控传感系统(7-9)，其特征在于，透镜外围轮廓由两种不同曲率的玻璃球壳面组成(4)，两球壳一体化贴合，形成空腔(1、2)，并被内部的环形玻璃壁(3)分割成两块区域：控温液通道(2)和变折射率气体空腔(1)，控温液通道(2)在气体空腔(1)外围，内部装有电热丝(5)，在通向两球壳外有注水口，(6)注水口处有防沸滤网(6)，上述主体透镜的电热丝连通导线在球壳外连向连续调压器(7)和电源(8)，以获得不同的加热功率，另外气体空腔边缘装有温度传感器(9)。2.根据权利要求1所述的光热耦合变焦气透镜系统，其特征在于，玻璃球壳面采用普通光学玻璃。3.根据权利要求1所述的光热耦合变焦气透镜系统，其特征在于，在变折射率气体空腔(1)内，其气体可采用空气或其它较为稳定的气体。4.根据权利要求1所述的光热耦合变焦气透镜系统，其特征在于，电热丝(5)采用镍铬丝，安装在透镜的控温液体通道内，使其与玻璃材质共同形成复合加热系统。5.根据权利要求1所述的光热耦合变焦气透镜系统，其特征在于，在透镜内部气体空腔(、2、3)边缘置有温度传感器，配合透镜外部的调压器，组成温控传感系统。2CN106501886A说明书1/4页一种光热耦合变焦气透镜系统技术领域[0001]本发明属于微光学技术领域，涉及一种光热耦合变焦气透镜，尤其是涉及一种气体连续变焦透镜。背景技术[0002]传统的透镜一般由塑料或玻璃制成，通过改变镜片的材料、半径、厚度等调节焦距。但是随着科技的发展，在处理高功率激光束，如激光焊接时，一种安全的做法便是利用气体透镜。气体透镜作为一种新型的变焦透镜，与传统变焦透镜不同，它只需一个透镜就能实现大范围的调焦，大大节约空间，对小型、微型仪器的制造设计提供极大便利性。[0003]中国专利文献CN102890299A于2013年1月23日公开了超声速气动透镜，该装置包括：折射率调节装置，用于将具有不同折射率的气体介质混合得到所需折射率的气体介质；以及透镜喷管，该喷管与折射率调节装置连接，位于折射率调节装置的下游，用于将调节装置混合得到的气体介质形成所需的气动透镜。由于该装置有以下缺点，无法实现变焦功能：1、使用不同折射率的混合气体，容易因为混合不均匀导致气体透镜有较大光学误差2、由于混合气体的折射率变化范围有限导致该气透镜焦距不能大幅度调控所以我们利用水温加热空气，通过改变气体透镜内部的温度场，改变其折射率，实现变焦的功能。发明内容[0004]为解决上述问题，本发明的目的是提供一种操作便捷，结构简单，连续变焦的气体透镜。[0005]为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：[0006]一种光热耦合变焦气透镜，其包括变折射率气体空腔、复合加热系统、温控传感系统。透镜外围轮廓由两种不同曲率半径的玻璃球壳面组成。两球壳一体化贴合，形成空腔，并被内部的环形玻璃壁分割成两块区域：控温液通道和变折射率气体空腔。控温液通道在气体空腔外围，内部装有电热丝，并连通导线在球壳外连向连续调压器和电源。在通向两球壳外有注水口，注水口处有防沸滤网。同时气体空腔边缘置有温度传感器。[0007]所述的光热耦合变焦气透镜系统，玻璃球壳面的曲率半径在200-400cm之间。[0008]所述的光热耦合变焦气透镜系统，透镜的制作可采用普通光学玻璃，具有一定刚度，而且热膨胀性很小，不会对球透镜的性质产生显著影响。[0009]所述的光热耦合变焦气透镜系统，电热丝采用镍铬丝，安装在透镜的控温