激光发射系统、装调方法以及激光测距望远镜

本发明涉及激光，具体提供一种应用于激光测距望远镜的激光发射系统，激光发射系统在激光测距望远镜中的装调方法，以及包括该激光发射系统的激光测距望远镜。

背景技术：

1、激光测距望远镜中，激光发射系统通常由激光器、扩束镜、库德光路等部分构成。激光器发出的激光经过扩束镜扩束后，进入后续光路，通过库德光路调整激光传播过程中与望远镜的方位、俯仰转轴平行，以及最终与望远镜主口径光轴平行。

2、激光器发出的激光一般束散角较大，准直度较差，无法满足远距离测距要求，因此，当测距望远镜的激光能量、探测器响应度和光学系统收发效率一定时，想要实现理想的远距离测距效果，就必须最大限度地减小束散角、改善激光的准直度。由于激光束散角和扩束镜的扩束比成反比关系，因此激光发射系统的扩束比通常较大，往往在15倍以上，甚至更高。

3、现有的激光发射系统专利中，如中国专利公布号为cn115754978a，公布日为2023年03月07日，专利名称为“基于激光发射系统与望远镜接收系统的光轴平行调节方法”的发明专利申请和中国专利公布号为cn115032806a，公布日为2022年09月09日，专利名称为“一种多波长激光扩束方法及扩束系统”的发明专利申请，只是简单描述了通过扩束镜来完成对激光的扩束准直，或者是介绍了一些扩束镜的设计参数，并没有结合激光测距望远镜的实际应用场景，深入讨论和解决激光发射系统中激光扩束后存在的问题。

4、现有技术中，为实现远距离测距目标，一般选用高功率、大能量激光器，因此，在激光发射系统中不得不考虑光学元件的激光损伤问题，光学元件的镀膜必须具有足够的激光损伤阈值。根据扩束镜在激光发射系统中的两种不同位置，分别对存在的问题进行展开。

5、当扩束镜紧邻激光器时，激光器发出的激光，直接进入扩束镜，完成扩束，由于扩束比较大，此时对扩束镜表面的镀膜损伤阈值要求较高，对后续光学元件的镀膜要求相对降低。但是会导致后续光路和望远镜上库德光路中每片光学元件的口径大大增加，对结构空间需求极大提高的同时，还大大增加了成本。

6、当扩束镜远离激光器时，激光器发出的激光会先通过后续光路光学元件和望远镜上库德光路，由于激光未经扩束，光斑尺寸小，单位面积内的能量会非常高，为避免光学元件损伤，需要对光学镀膜提出极高的要求，难度大大提升，大大降低系统的可行性，即便损伤阈值满足要求，成本也会极大地提高。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中所存在的技术问题，提供一种应用于激光测距望远镜的激光发射系统的结构，本发明提供的激光发射系统能够解决因激光能量强、扩束比高导致的光学元件镀膜损伤阈值高难题和光路中光学元件口径过大、成本过高的问题；本发明还给出了激光发射系统在激光测距望远镜中的装调方法，简单有效，切实可行。

2、本发明提供一种激光发射系统，所述激光发射系统包括激光器、一级扩束镜、库德光路以及二级扩束镜；

3、所述激光器发射出射激光，所述出射激光依次经过所述一级扩束镜、所述库德光路以及所述二级扩束镜；所述库德光路作为导光光路；

4、所述二级扩束镜的扩束倍数大于所述一级扩束镜。

5、优选的，所述一级扩束镜的扩束倍数为三到五倍，所述二级扩束镜的扩束倍数为五倍以上。

6、优选的，所述激光发射系统实现15倍以上的激光扩束。

7、优选的，所述一级扩束镜包括第一正透镜和第一负透镜，所述二级扩束镜包括第二正透镜和第二负透镜；

8、所述第二正透镜的口径大于所述第一正透镜的口径、所述第一负透镜的口径以及所述第二负透镜的口径。

9、优选的，所述库德光路包括若干个平面反射镜；

10、所述激光发射系统包括第一调整机构和第二调整机构，所述第一调整机构用于调整所述一级扩束镜的方位和俯仰角度；所述第二调整机构用于调整所述平面反射镜的方位和俯仰角度；所述第一调整机构用于调整所述二级扩束镜的方位和俯仰角度。

11、本发明还提供一种激光测距望远镜，所述激光测距望远镜包括本发明所述的激光发射系统。

12、本发明还提供一种激光发射系统的装调方法，所述激光发射系统为本发明所述的激光发射系统，所述装调方法用于将所述激光发射系统安装于所述激光测距望远镜中；

13、所述装调方法包括步骤：

14、s1：所述一级扩束镜包括第一负透镜和第一正透镜，将所述第一负透镜和所述第一正透镜装入整体的镜筒中，将所述镜筒安装在所述第一调整机构上；

15、s2：根据所述一级扩束镜扩束后的光斑直径，设置所述库德光路，所述库德光路包括平面反射镜，所述平面反射镜安装在所述第二调整机构上；

16、s3： 所述二级扩束镜包括第二负透镜和第二正透镜，将所述第二负透镜和所述第二正透镜装入所述整体的镜筒中，通过所述第一调整机构调整，使得所述二级扩束镜的二级光轴与所述激光测距望远镜的主口径光轴平行；

17、s4：打开所述激光器，发射出射激光，调整所述库德光路中的平面反射镜的二维角度，使得所述出射激光在传播过程中与所述激光测距望远镜的主口径光轴平行；

18、s5：将所述一级扩束镜沿着垂直于所述主口径光轴的方向插入光路中，通过所述第一调整机构，使得所述一级扩束镜的一级光轴与所述出射激光的光轴平行。

19、优选的，出射激光的单脉冲能量为2j，所述出射激光的波长为1064nm，所述出射激光的出光直径15mm。

20、优选的，所述第一负透镜的口径范围为70mm～100mm；所述第一正透镜的口径范围为70 mm～100mm，所述第二负透镜的口径范围为70mm～100mm；所述第二正透镜的口径范围在225mm以上；所述平面反射镜的口径范围为70 mm～100mm。

21、优选的，所述一级扩束镜的镀膜损伤阈值达到5j/cm2。

22、与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

23、本发明提供的激光发射系统能够解决因激光能量强、扩束比高导致的光学元件镀膜损伤阈值高难题和光路中光学元件口径过大、成本过高的问题；本发明还给出了激光发射系统在激光测距望远镜中的装调方法，简单有效，切实可行。

技术特征：

1.一种激光发射系统，其特征在于，所述激光发射系统包括激光器、一级扩束镜、库德光路以及二级扩束镜；

2.根据权利要求1所述的激光发射系统，其特征在于，所述一级扩束镜的扩束倍数为三到五倍，所述二级扩束镜的扩束倍数为五倍以上。

3.根据权利要求1所述的激光发射系统，其特征在于，所述激光发射系统实现十五倍以上的激光扩束。

4.根据权利要求1所述的激光发射系统，其特征在于，所述一级扩束镜包括第一正透镜和第一负透镜，所述二级扩束镜包括第二正透镜和第二负透镜；

5.根据权利要求1所述的激光发射系统，其特征在于，所述库德光路包括若干个平面反射镜；

6.一种激光测距望远镜，其特征在于，所述激光测距望远镜包括权利要求1~5中任意一项所述的激光发射系统。

7.一种激光发射系统的装调方法，其特征在于，所述激光发射系统为权利要求1~5中任意一项所述的激光发射系统，所述装调方法用于将所述激光发射系统安装于激光测距望远镜中；

8.根据权利要求7所述的激光发射系统的装调方法，其特征在于，出射激光的单脉冲能量为2j，所述出射激光的波长为1064nm，所述出射激光的出光直径为15mm。

9.根据权利要求8所述的激光发射系统的装调方法，其特征在于，所述第一负透镜的口径范围为70mm～100mm；所述第一正透镜的口径范围为70mm～100mm，所述第二负透镜的口径范围为70mm～100mm；所述第二正透镜的口径范围在225mm以上；所述平面反射镜的口径范围为70 mm～100mm。

10.根据权利要求9所述的激光发射系统的装调方法，其特征在于，所述一级扩束镜的镀膜损伤阈值为5j/cm2。

技术总结本发明涉及激光技术领域，具体提供一种激光发射系统、装调方法以及激光测距望远镜，激光发射系统包括激光器、一级扩束镜、库德光路以及二级扩束镜；激光器发射出射激光，出射激光依次经过一级扩束镜、库德光路以及二级扩束镜；库德光路作为导光光路；二级扩束镜的扩束倍数大于一级扩束镜；还提供包括该激光发射系统的激光测距望远镜以及装调方法；本发明提供的激光发射系统的结构能够解决因激光能量强、扩束比高导致的光学元件镀膜损伤阈值高难题和光路中光学元件口径过大、成本过高的问题；本发明的激光发射系统的装调方法，简单有效，切实可行。技术研发人员：姜晰文,李洪文,赵勇志,吕天宇,周超,王文攀受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/2