[實(shí)用新型]一種平行激光束產(chǎn)生裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520794712.5
• 申請日: 2015-10-14
• 公開（公告）號: CN204945415U
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G02B3/12
• 分類號: G02B3/12;G02B27/09
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及光學(xué)裝置領(lǐng)域，具體而言，涉及一種平行激光束產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)

透鏡是光學(xué)系統(tǒng)中重要的光學(xué)元件，起著對光束進(jìn)行匯聚或發(fā)散的作用。兩個或多個透鏡組合，能縮小光束口徑，實(shí)現(xiàn)高通量平行光束。在一般的光學(xué)系統(tǒng)和低能量/低功率激光系統(tǒng)中，現(xiàn)有的玻璃透鏡能滿足要求。但是在某些特定的應(yīng)用場合，如在金屬中得到陡直的深孔，對光學(xué)元件的損傷特性進(jìn)行研究等，常規(guī)的錐形聚焦光束已不能滿足應(yīng)用需求，必須使用超高功率密度的平行激光束。現(xiàn)有的平行激光束產(chǎn)生裝置中的激光束輸出裝置通常采用的是玻璃負(fù)透鏡，然而，玻璃透鏡的激光損傷閾值較低，以最優(yōu)質(zhì)的紫外熔融石英材料為例，這種材料在355nm波長的激光下吸收極小，吸收率為百萬分之幾，但即便如此，其在紫外激光下的損傷閾值也很難超過20J/cm²，其它玻璃材料則更差。因此，玻璃負(fù)透鏡在高能量密度或功率密度的激光束下極易發(fā)生損壞，其構(gòu)成的平行激光束產(chǎn)生裝置壽命短、穩(wěn)定性較差。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種平行激光束產(chǎn)生裝置，通過設(shè)計氣體負(fù)透鏡代替常規(guī)的玻璃負(fù)透鏡，以有效地改善由于玻璃透鏡激光損傷閾值較低，在高能量密度或功率密度的光束下極易發(fā)生損壞，從而導(dǎo)致其構(gòu)成的平行激光束產(chǎn)生裝置壽命短、穩(wěn)定性較差的問題。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種平行激光束產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生高能量密度的平行激光束，包括會聚透鏡和用于使有匯聚趨勢的激光束水平出射的氣體負(fù)透鏡，所述氣體負(fù)透鏡設(shè)于所述會聚透鏡形成匯聚激光束出射的一側(cè)，所述氣體負(fù)透鏡的光軸與所述會聚透鏡的光軸重合。

進(jìn)一步地，所述氣體負(fù)透鏡包括兩端開口的管體，所述管體內(nèi)部設(shè)有用于供激光束傳播及熱氣流流動的通道，所述管體上設(shè)有用于所述激光束及熱氣流輸入的輸入端和用于所述激光束及熱氣流輸出的輸出端，所述輸入端和所述輸出端分別與所述通道連通，所述管體的中心軸與所述會聚透鏡的光軸重合，所述管體的外壁包覆有用于控制所述通道中熱氣流的溫度梯度的冷卻層。

進(jìn)一步地，所述冷卻層設(shè)有冷卻控制器和包覆在所述管體外壁的冷卻介質(zhì)，所述冷卻介質(zhì)與所述冷卻控制器連接。

進(jìn)一步地，所述冷卻層包括套設(shè)在所述管體外的腔體，所述腔體的外壁上設(shè)置有冷卻液體注入管，所述冷卻液體注入管內(nèi)設(shè)有注入通道，所述腔體的外壁上設(shè)置有冷卻液體流出管，所述冷卻液體流出管內(nèi)設(shè)有流出通道，所述注入通道和所述流出通道分別與所述腔體連通。

進(jìn)一步地，所述冷卻液體注入管設(shè)置在靠近所述輸入端的所述腔體的外壁上，且所述冷卻液體流出管設(shè)置在靠近所述輸出端的所述腔體的外壁上。

進(jìn)一步地，還包括冷卻液循環(huán)機(jī)，所述冷卻液循環(huán)機(jī)包括依次連通的入口、制冷模塊和出口，所述出口與所述冷卻液體注入管連接，所述入口與所述冷卻液體流出管連接。

進(jìn)一步地，所述冷卻液循環(huán)機(jī)還包括用于調(diào)節(jié)所述制冷模塊制冷溫度的溫控模塊，所述溫控模塊與所述制冷模塊連接。

進(jìn)一步地，還包括用于為所述氣體負(fù)透鏡提供熱氣流的熱氣流供給裝置，所述管體靠近所述輸入端的內(nèi)壁邊沿等間距設(shè)置有多個進(jìn)氣管，所述熱氣流供給裝置的氣流輸出口與所述多個進(jìn)氣管連接。

進(jìn)一步地，所述冷卻介質(zhì)為半導(dǎo)體制冷片。

進(jìn)一步地，所述管體外壁由鋼化玻璃、金屬或?qū)崴芰系娜我环N制成。

本實(shí)用新型提供了一種平行激光束產(chǎn)生裝置，通過設(shè)計氣體負(fù)透鏡代替玻璃負(fù)透鏡，實(shí)現(xiàn)激光束的平行輸出。由于氣體具有較高的激光損傷閾值且具有流動性，使得氣體負(fù)透鏡在高能量密度或功率密度的光束下不易被損壞，因此其構(gòu)成的平行激光束產(chǎn)生裝置的損傷閾值較高，能實(shí)現(xiàn)高功率的平行激光束輸出，壽命較長且具有較好的穩(wěn)定性。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的平行激光束產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的平行激光束產(chǎn)生裝置的一種氣體負(fù)透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的平行激光束產(chǎn)生裝置的另一種氣體負(fù)透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的平行激光束產(chǎn)生裝置的管體內(nèi)部的光路示意圖；