CN213601000U - 一种自由空间可变焦光束缩束*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自由空间可变焦光束缩束***，涉及量子保密通信技术领域，所述可变焦光束缩束***包括按光路方向依次排列且中心共轴的第一固定组、变倍组、第二固定组、第三固定组，所述变倍组在所述第一固定组与所述第二固定组之间移动；所述第一固定组包括按光路方向依次排列且中心共轴的正弯月透镜、第一负弯月透镜；所述变倍组为第一双凸透镜；所述第二固定组为第二负弯月透镜；所述第三固定组包括按光路方向依次排列且中心共轴的第二双凸透镜、第三双凸透镜、第三负弯月透镜。本申请的可变焦光束缩束***能够在实现可变焦的同时使得***结构简单、成本较低。

Description

一种自由空间可变焦光束缩束***

技术领域

本申请涉及量子保密通信技术领域，具体涉及一种自由空间可变焦光束缩束***。

背景技术

量子通信技术因为传输信道的不同而分为光纤量子通信和自由空间量子通信。目前光纤量子通信***搭建的前提条件是需要建立光纤链路，限制了量子通信***的全球化发展，无法满足移动端用户通信需求，无法快速完成通信链路搭建，基于光纤的量子通信***终将面临发展瓶颈，而自由空间量子通信灵活多变、动态组网等优势，被认为是实现全球量子通信网络的较佳选择。

自由空间光束缩束***的设计是实现自由空间量子通信的关键设计之一。现有自由空间量子通信需要用到接收机光纤耦合器，在实际应用中，用于自由空间量子通信***的接收机光纤耦合器的端口直径大小并不统一，即接收机光纤耦合器有着不同的规格，为了同时能适应不同规格的接收机光纤耦合器，需要设计出一种可以多档变焦的光束缩束***。现有多档变焦缩束***一般通过在水平光轴上移动两组或多组透镜以实现多档变焦，并且每组透镜中一般又含有多个透镜，结构复杂、成本较高。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例所要解决的技术问题是提供一种自由空间可变焦光束缩束***，其中的光束缩束***能够在实现可变焦的同时使得***结构简单、成本较低。

本实用新型实施例的具体技术方案是：

一种自由空间可变焦光束缩束***，所述可变焦光束缩束***包括按光路方向依次排列且中心共轴的第一固定组、变倍组、第二固定组、第三固定组，所述变倍组在所述第一固定组与所述第二固定组之间移动；所述第一固定组包括按光路方向依次排列且中心共轴的正弯月透镜、第一负弯月透镜；所述变倍组为第一双凸透镜；所述第二固定组为第二负弯月透镜；所述第三固定组包括按光路方向依次排列且中心共轴的第二双凸透镜、第三双凸透镜、第三负弯月透镜。

优选地，所述正弯月透镜与所述第一负弯月透镜之间的中心间隔为3.87mm，所述第一负弯月透镜与所述第二负弯月透镜之间的中心间隔为48.34mm，所述第二负弯月透镜与所述第二双凸透镜之间的中心间隔为49.82mm，所述第二双凸透镜与所述第三双凸透镜之间的中心间隔为0.5mm，所述第三双凸透镜与所述第三负弯月透镜之间的中心间隔为1.08mm。

优选地，所述第一双凸透镜为重火石玻璃透镜，所述第一双凸透镜包含两个凸面，朝向所述第一负弯月透镜的所述第一双凸透镜凸面的曲率半径为35.17mm，朝向所述第二负弯月透镜的所述第一双凸透镜凸面的曲率半径为-51.45mm，所述第一双凸透镜的外形轮廓尺寸为26mm，所述第一双凸透镜的中心厚度为5.5mm。

优选地，所述第一双凸透镜与所述第一负弯月透镜的中心间隔为1.5mm，所述第一双凸透镜与所述第二负弯月透镜的中心间隔为41.34mm。

优选地，所述第一双凸透镜与所述第一负弯月透镜的中心间隔为23.12mm，所述第一双凸透镜与所述第二负弯月透镜的中心间隔为19.72mm。

优选地，所述正弯月透镜的凸面曲率半径为19.54mm、所述正弯月透镜的凹面曲率半径为15.27mm、外形轮廓尺寸为17mm、中心厚度为2.8mm；所述第一负弯月透镜的凹面曲率半径为-22mm、所述第一负弯月透镜的凸面曲率半径为-40.53mm、外形轮廓尺寸为17mm、中心厚度为2mm；所述第二负弯月透镜的凹面曲率半径为-11.5mm、所述第二负弯月透镜的凸面曲率半径为-14.5mm、外形轮廓尺寸为16mm、中心厚度为2mm；所述第二双凸透镜包含两个凸面，朝向所述第二负弯月透镜的所述第二双凸透镜凸面的曲率半径为4.53mm、朝向所述第三双凸透镜的所述第二双凸透镜凸面的曲率半径为-7.65mm、所述第二双凸透镜的外形轮廓尺寸为5mm、中心厚度为1.8mm；所述第三双凸透镜包含两个凸面，朝向所述第二双凸透镜的所述第三双凸透镜凸面的曲率半径为7.65mm、朝向所述第三负弯月透镜的所述第三双凸透镜凸面的曲率半径为-4.53mm、所述第三双凸透镜的外形轮廓尺寸为5mm、中心厚度为1.8mm；所述第三负弯月透镜的凹面曲率半径为-1.5mm、所述第三负弯月透镜的凸面曲率半径为-2.98mm、外形轮廓尺寸为4mm、中心厚度为1mm。

优选地，所述正弯月透镜为重火石玻璃透镜，所述第一负弯月透镜为镧火石光学玻璃透镜，所述第二负弯月透镜为重火石玻璃透镜，所述第二双凸透镜为冕牌玻璃透镜，所述第三双凸透镜为冕牌玻璃透镜，所述第三负弯月透镜为重火石玻璃透镜。

由以上方案可知，本申请提供一种自由空间可变焦光束缩束***，其中的可变焦光束缩束***可以实现多档变焦，尤其适合20倍缩束到10倍缩束的变换，可以适应不同规格的接收机光纤耦合器。此外，该可变焦光束缩束***的前固定组即第一固定组仅包含一个正弯月透镜与一个负弯月透镜，变倍组有且仅有一个双凸透镜，***结构简单、成本低、变倍操作方便。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本申请自由空间可变焦光束缩束***20倍缩束时示意图；

图2为本申请自由空间可变焦光束缩束***10倍缩束时示意图。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请提供一种自由空间可变焦光束缩束***，图1为本申请自由空间可变焦光束缩束***20倍缩束时示意图，图2为本申请自由空间可变焦光束缩束***10倍缩束时示意图。参照图1和图2所示，一种自由空间可变焦光束缩束***，包括按光路方向依次排列且中心共轴的第一固定组、变倍组、第二固定组、第三固定组，所述变倍组在所述第一固定组与所述第二固定组之间移动；所述第一固定组包括按光路方向依次排列且中心共轴的正弯月透镜1、第一负弯月透镜2；所述变倍组为第一双凸透镜3；所述第二固定组为第二负弯月透镜4；所述第三固定组包括按光路方向依次排列且中心共轴的第二双凸透镜5、第三双凸透镜6、第三负弯月透镜7。通过变倍组即第一双凸透镜3的移动可以实现缩束倍数的改变，以实现光束缩束***的多档调焦，进而可以匹配不同规格的接收机光纤耦合器。第三固定组后即第三负弯月透镜7后设置接收机光纤耦合器，以实现光信号的传输。

透镜之间的中心间隔指两个透镜间沿中心轴线方向的间隔即空气间隙，第一固定组中正弯月透镜1与第一负弯月透镜2之间的中心间隔为3.87mm，第一固定组与第二固定组之间的中心间隔即第一负弯月透镜2与第二负弯月透镜4之间的中心间隔为48.34mm，第二固定组与第三固定组之间的中心间隔即第二负弯月透镜4与第二双凸透镜5之间的中心间隔为49.82mm，第三固定组中第二双凸透镜5与第三双凸透镜6之间的中心间隔为0.5mm，第三固定组中第三双凸透镜6与第三负弯月透镜7之间的中心间隔为1.08mm。

透镜的外形轮廓尺寸即指透镜的外径即透镜高度，透镜的中心厚度即指透镜的中心横向厚度即指透镜两个面之间的中心间距。正弯月透镜1包含一个凸面和一个凹面，沿光路方向，光束从其凸面射入从其凹面射出，其凸面曲率半径为19.54mm、其凹面曲率半径为15.27mm、外形轮廓尺寸为17mm、中心厚度为2.8mm；第一负弯月透镜2包含一个凹面和一个凸面，沿光路方向，光束从其凹面射入从其凸面射出，第一负弯月透镜2的凹面曲率半径为-22mm、其凸面曲率半径为-40.53mm、外形轮廓尺寸为17mm、中心厚度为2mm；第二负弯月透镜4的凹面曲率半径为-11.5mm、其凸面曲率半径为-14.5mm、外形轮廓尺寸为16mm、中心厚度为2mm；第二双凸透镜5包含两个凸面，朝向第二负弯月透镜4的第二双凸透镜5凸面的曲率半径为4.53mm、朝向第三双凸透镜6的第二双凸透镜5凸面的曲率半径为-7.65mm、第二双凸透镜5的外形轮廓尺寸为5mm、中心厚度为1.8mm；第三双凸透镜6包含两个凸面，朝向第二双凸透镜5的第三双凸透镜6凸面的曲率半径为7.65mm、朝向第三负弯月透镜7的第三双凸透镜6凸面的曲率半径为-4.53mm、第三双凸透镜6的外形轮廓尺寸为5mm、中心厚度为1.8mm；第三负弯月透镜7的凹面曲率半径为-1.5mm、第三负弯月透镜7的凸面曲率半径为-2.98mm、外形轮廓尺寸为4mm、中心厚度为1mm。

正弯月透镜1采用重火石玻璃透镜制作而成，第一负弯月透镜2采用镧火石光学玻璃透镜制作而成，第二负弯月透镜4采用重火石玻璃透镜制作而成，第二双凸透镜5采用冕牌玻璃透镜制作而成，第三双凸透镜6采用冕牌玻璃透镜制作而成，第三负弯月透镜7采用重火石玻璃透镜制作而成。

第一双凸透镜3采用重火石玻璃透镜制作而成，第一双凸透镜3包含两个凸面，朝向第一负弯月透镜2的第一双凸透镜3凸面的曲率半径为35.17mm，朝向第二负弯月透镜4的第一双凸透镜3凸面的曲率半径为-51.45mm，第一双凸透镜3的外形轮廓尺寸为26mm，第一双凸透镜3的中心厚度为5.5mm。

通过上述实施方式，沿中心光轴方向移动变倍组即第一双凸透镜3便可以实现光束缩束***的多档调焦，变倍操作方便。具体移动第一双凸透镜3的操作可以采用手动移动方式也可以采用自动移动方式，手动移动可以采用手轮和凸轮组合，自动移动可以采用控制器、电机、凸轮和齿轮组合。

在一种可行的实施方式中，参照图1所示，水平移动第一双凸透镜3使得上述可变焦光束缩束***的缩束倍数为20倍时，第一双凸透镜3与第一负弯月透镜2的中心间隔为1.5mm，第一双凸透镜3与第二负弯月透镜4的中心间隔为41.34mm。

在另一种可行的实施方式中，参照图2所示，水平移动第一双凸透镜3使得上述可变焦光束缩束***的缩束倍数为10倍时，第一双凸透镜3与第一负弯月透镜2的中心间隔为23.12mm，第一双凸透镜3与第二负弯月透镜4的中心间隔为19.72mm。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种自由空间可变焦光束缩束***，其特征在于，包括按光路方向依次排列且中心共轴的第一固定组、变倍组、第二固定组、第三固定组，所述变倍组在所述第一固定组与所述第二固定组之间移动；所述第一固定组包括按光路方向依次排列且中心共轴的正弯月透镜、第一负弯月透镜；所述变倍组为第一双凸透镜；所述第二固定组为第二负弯月透镜；所述第三固定组包括按光路方向依次排列且中心共轴的第二双凸透镜、第三双凸透镜、第三负弯月透镜。

2.根据权利要求1所述的自由空间可变焦光束缩束***，其特征在于，所述正弯月透镜与所述第一负弯月透镜之间的中心间隔为3.87mm，所述第一负弯月透镜与所述第二负弯月透镜之间的中心间隔为48.34mm，所述第二负弯月透镜与所述第二双凸透镜之间的中心间隔为49.82mm，所述第二双凸透镜与所述第三双凸透镜之间的中心间隔为0.5mm，所述第三双凸透镜与所述第三负弯月透镜之间的中心间隔为1.08mm。

3.根据权利要求2所述的自由空间可变焦光束缩束***，其特征在于，所述第一双凸透镜为重火石玻璃透镜，所述第一双凸透镜包含两个凸面，朝向所述第一负弯月透镜的所述第一双凸透镜凸面的曲率半径为35.17mm，朝向所述第二负弯月透镜的所述第一双凸透镜凸面的曲率半径为-51.45mm，所述第一双凸透镜的外形轮廓尺寸为26mm，所述第一双凸透镜的中心厚度为5.5mm。

4.根据权利要求3所述的自由空间可变焦光束缩束***，其特征在于，所述第一双凸透镜与所述第一负弯月透镜的中心间隔为1.5mm，所述第一双凸透镜与所述第二负弯月透镜的中心间隔为41.34mm。

5.根据权利要求3所述的自由空间可变焦光束缩束***，其特征在于，所述第一双凸透镜与所述第一负弯月透镜的中心间隔为23.12mm，所述第一双凸透镜与所述第二负弯月透镜的中心间隔为19.72mm。

6.根据权利要求2所述的自由空间可变焦光束缩束***，其特征在于，所述正弯月透镜的凸面曲率半径为19.54mm、所述正弯月透镜的凹面曲率半径为15.27mm、外形轮廓尺寸为17mm、中心厚度为2.8mm；所述第一负弯月透镜的凹面曲率半径为-22mm、所述第一负弯月透镜的凸面曲率半径为-40.53mm、外形轮廓尺寸为17mm、中心厚度为2mm；所述第二负弯月透镜的凹面曲率半径为-11.5mm、所述第二负弯月透镜的凸面曲率半径为-14.5mm、外形轮廓尺寸为16mm、中心厚度为2mm；所述第二双凸透镜包含两个凸面，朝向所述第二负弯月透镜的所述第二双凸透镜凸面的曲率半径为4.53mm、朝向所述第三双凸透镜的所述第二双凸透镜凸面的曲率半径为-7.65mm、所述第二双凸透镜的外形轮廓尺寸为5mm、中心厚度为1.8mm；所述第三双凸透镜包含两个凸面，朝向所述第二双凸透镜的所述第三双凸透镜凸面的曲率半径为7.65mm、朝向所述第三负弯月透镜的所述第三双凸透镜凸面的曲率半径为-4.53mm、所述第三双凸透镜的外形轮廓尺寸为5mm、中心厚度为1.8mm；所述第三负弯月透镜的凹面曲率半径为-1.5mm、所述第三负弯月透镜的凸面曲率半径为-2.98mm、外形轮廓尺寸为4mm、中心厚度为1mm。

7.根据权利要求2所述的自由空间可变焦光束缩束***，其特征在于，所述正弯月透镜为重火石玻璃透镜，所述第一负弯月透镜为镧火石光学玻璃透镜，所述第二负弯月透镜为重火石玻璃透镜，所述第二双凸透镜为冕牌玻璃透镜，所述第三双凸透镜为冕牌玻璃透镜，所述第三负弯月透镜为重火石玻璃透镜。

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