CN105527686B - 一种保护激光扩束镜的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种保护激光扩束镜的装置，安装在扩束镜的入射端，装置包括窗口镜筒、窗口镜座及窗口镜片，窗口镜筒的一端为用于与扩束镜固定连接的安装端，另一端为用于外接的接口端，在接口端开设有通光孔，在安装端内设有镜座安装孔，通光孔与镜座安装孔相通，镜座安装孔中心与通光孔中心为偏心设置，窗口镜座安装在镜座安装孔内，窗口镜片安装在窗口镜座上，窗口镜座可在窗口镜筒内转动。与现有技术相比，本发明装置整体结构简单，紧凑，便于调整，不影响扩束镜的使用和调节；同时，本发明中窗口镜座可以通过转动使得窗口镜片多次重复利用，延长其寿命，降低了成本。

Description

一种保护激光扩束镜的装置

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其是涉及一种保护激光扩束镜的装置。

背景技术

激光具有极好的单色性、相干性以及方向性，并且可以具有极高的强度。因此，激光已经广泛地应用于国民经济的各个领域。一般激光器发出的光束直径都比较小，但是在很多的激光应用领域中，往往需要较大的激光光束直径。例如：在激光加工系统中，为了提高工作效率，获得高功率密度的光斑，则需要在聚焦镜头前得到较大光束直径的入射激光；在激光照明系统和全息成像系统中，需要较大光束直径和较小发散角的激光作为系统光源。因此，多数的激光应用系统中都会配备扩束镜，用来扩展激光束的直径，改善激光束的发散角。

激光扩束镜分为固定倍率扩束镜和可变倍率扩束镜(变倍扩束镜)两种，其中可变倍率扩束镜可以对输出光束的直径进行调节，从而适应更多的应用场境。

激光扩束镜一般由2-4片光学玻璃组成。该光学玻璃镀有一定损失阈值的增透膜，用于保护玻璃镜片不被激光所损坏。由于扩束镜所处的环境为洁净度低、温度变化大、湿度变化大等恶劣环境，导致激光扩束镜片上落有灰尘、杂物等脏污，镜片上的这些脏污，会强烈吸收激光能量，导致脏污附近的镜片局部被烧坏，被烧坏的镜片局部对激光透过率进一步降低，导致进一步吸收激光能量，从而导致镜片大面积被破坏，不仅造成镜片透过率降低，还破坏镜片面形，导致出射光能量降低，出射光波像差变大，进而影响整套激光加工系统的正常运转。

扩束镜用于激光扩束和整形，入射到激光扩束镜第一片上的激光能量强度，一般来说比出射端镜片上承受的激光能量强度高4倍以上；另外，第一片镜片暴露在湿度变化大、温差变化大、环境洁净度差的环境中，因此，激光扩束镜的第一片更容易被激光烧坏。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种保护激光扩束镜的装置，本发明的装置适用于定倍和变倍扩束镜，能够降低扩束镜被激光烧坏的可能性，从而延长扩束镜的使用寿命。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种保护激光扩束镜的装置，安装在扩束镜的入射端，所述的装置包括窗口镜筒、窗口镜座及窗口镜片，所述的窗口镜筒的一端为用于与扩束镜固定连接的安装端，另一端为用于外接的接口端，在接口端开设有通光孔，在安装端内设有镜座安装孔，所述的通光孔与镜座安装孔相通，所述的镜座安装孔中心与通光孔中心为偏心设置，所述的窗口镜座安装在镜座安装孔内，所述的窗口镜片安装在窗口镜座上，这样就使得窗口镜片、窗口镜座的中心与通光孔的中心为偏心设置，所述的窗口镜座可在窗口镜筒内转动，转动窗口镜座时使得窗口镜片上不同位置与通光孔对准。当窗口镜片在使用过程中被激光烧坏时，可以通过转动窗口镜座，让窗口镜片上损坏的位置移开，未被激光损坏的位置对准通光孔，从而保证透过率，提升保护装置的使用次数。

所述的窗口镜筒的侧面开设有一段与镜座安装孔贯通的通槽，所述的通槽所述的窗口镜座的外圈上间隔设置有凹孔，所述的凹孔与通槽位于同一竖直平面上，通过插针等部件贯穿通槽，再插入凹孔内拨动窗口镜座使得窗口镜座在窗口镜筒内转动，从而使窗口镜片上不同位置与通光孔对准。

所述的窗口镜座的外圈为圆形，所述的镜座安装孔内圈为与窗口镜座适配的圆形。

所述的窗口镜座靠近通光孔的一端通过窗口镜筒压紧，靠近扩束镜的一端通过窗口压圈压紧，所述的窗口压圈位于窗口镜座与扩束镜之间。

所述的窗口镜座的一个端面与窗口镜筒内壁之间涂覆有阻尼油，所述的窗口镜座的另一个端面与窗口压圈之间涂覆有阻尼油，所述的窗口镜座的外圈与窗口镜筒内壁之间涂覆有阻尼油。

所述的窗口镜片为平板玻璃，材料优选选自熔石英。所述的窗口镜片两面光洁度优选高于2级，并且镀有高透过率、高损伤阈值的增透膜。所述的窗口镜片两面的面型精度高于λ/10，因此，入射到平板玻璃和从平板玻璃出射的光束的波前畸变和波像差几乎相同。

所述的窗口镜筒的安装端与扩束镜的连接方式包括螺纹连接，或，通过紧配方式套在扩束镜的入口段，然后使用顶紧螺丝固定。

所述的扩束镜包括定倍扩束镜或变倍扩束镜。

与现有技术相比，本发明的激光扩束镜保护装置可以起到保护扩束镜的作用，避免扩束镜在恶劣的使用环境中被激光光束损坏；本发明装置整体结构简单，紧凑，便于调整，不影响扩束镜的使用和调节；同时，本发明中窗口镜座可以通过转动使得窗口镜片多次重复利用，延长其寿命，降低了成本。

附图说明

图1为实施例1中保护激光扩束镜的装置与定倍扩束镜的装配结构示意图；

图2为实施例1中窗口镜筒立体结构示意图；

图3为实施例1中窗口镜筒主视结构示意图；

图4为实施例1中窗口镜筒剖视结构示意图；

图5为图4中A-A面剖视结构示意图；

图6为实施例2中保护激光扩束镜的装置与变倍扩束镜的装配结构示意图；

图7为实施例2中窗口镜筒主视结构示意图；

图8为实施例2中窗口镜筒剖视结构示意图；

图9为图8中A-A面剖视结构示意图；

图10为窗口镜座的立体结构示意图；

图11为窗口镜座的剖面结构示意图；

图12为保护激光扩束镜的装置可通过旋转多次、重复利用的结构示意图。

图中标注：1为窗口镜筒，11为通光孔，12为镜座安装孔，13为通槽，2为窗口镜座，21为凹孔，3为窗口镜片，4为窗口压圈，51为定倍扩束镜，52为变倍扩束镜，6为激光光斑，7为顶紧螺丝。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种保护激光扩束镜的装置，安装在定倍扩束镜51的入射端，装置包括窗口镜筒1、窗口镜座2及窗口镜片3，窗口镜筒1的一端为用于与扩束镜固定连接的安装端，另一端为用于外接的接口端，窗口镜座2安装在镜座安装孔 12内，窗口镜片3安装在窗口镜座2上，窗口镜座2靠近通光孔11的一端通过窗口镜筒1压紧，靠近扩束镜的一端通过窗口压圈4压紧，窗口压圈4位于窗口镜座 2与扩束镜之间。

窗口镜座2的外圈为圆形，镜座安装孔12内圈为与窗口镜座2适配的圆形。窗口镜座2的一个端面与窗口镜筒1内壁之间涂覆有阻尼油，窗口镜座2的另一个端面与窗口压圈4之间涂覆有阻尼油，窗口镜座2的外圈与窗口镜筒1内壁之间涂覆有阻尼油。

如图2、3、4、5所示，在接口端开设有通光孔11，在安装端内设有镜座安装孔12，通光孔11与镜座安装孔12相通，镜座安装孔12中心与通光孔11中心为偏心设置，这样就使得窗口镜片3、窗口镜座2的中心与通光孔11 的中心为偏心设置，窗口镜座2可在窗口镜筒1内转动，转动窗口镜座2时使得窗口镜片3上不同位置与通光孔11对准。当窗口镜片3在使用过程中被激光烧坏时，可以通过转动窗口镜座2，让窗口镜片3上损坏的位置移开，未被激光损坏的位置对准通光孔 11，从而保证透过率，提升保护装置的使用次数。

窗口镜筒1的侧面开设有一段与镜座安装孔12贯通的通槽13，如图10、图 11所示，通槽13窗口镜座2的外圈上间隔设置有凹孔21，凹孔21与通槽13位于同一竖直平面上，通过插针等部件贯穿通槽13，再插入凹孔21内拨动窗口镜座2 使得窗口镜座2在窗口镜筒1内转动，从而使窗口镜片3上不同位置与通光孔11 对准。

本实施例中，窗口镜片3为平板玻璃，材料优选选自熔石英。窗口镜片3两面光洁度优选高于2级，并且镀有高透过率、高损伤阈值的增透膜。窗口镜片3两面的面型精度高于λ/10，因此，入射到平板玻璃和从平板玻璃出射的光束的波前畸变和波像差几乎相同。

本实施例中，窗口镜筒1的安装端与定倍扩束镜51的连接方式为螺纹连接。

如图12所示，通光孔11与窗口镜片3偏心设置，激光光斑6相对窗口镜片3 的直径比较小，激光光斑6照射在窗口镜片3的非中心位置。当窗口镜片3上激光光斑6照射的位置有损伤，则可以通过转动窗口镜座2，使窗口镜片3位置转动，使得损坏的位置偏离激光照射位置，从而可以继续使用该窗口镜片3，而不需用频繁更换。

实施例2

如图6所示，一种保护激光扩束镜的装置，安装在变倍扩束镜52的入射端，装置包括窗口镜筒1、窗口镜座2及窗口镜片3，窗口镜筒1的一端为用于与扩束镜固定连接的安装端，另一端为用于外接的接口端，窗口镜座2安装在镜座安装孔 12内，窗口镜片3安装在窗口镜座2上，窗口镜座2靠近通光孔11的一端通过窗口镜筒1压紧，靠近扩束镜的一端通过窗口压圈4压紧，窗口压圈4位于窗口镜座 2与扩束镜之间。

窗口镜座2的外圈为圆形，镜座安装孔12内圈为与窗口镜座2适配的圆形。窗口镜座2的一个端面与窗口镜筒1内壁之间涂覆有阻尼油，窗口镜座2的另一个端面与窗口压圈4之间涂覆有阻尼油，窗口镜座2的外圈与窗口镜筒1内壁之间涂覆有阻尼油。

如图7、8、9所示，在接口端开设有通光孔11，在安装端内设有镜座安装孔 12，通光孔11与镜座安装孔12相通，镜座安装孔12中心与通光孔11中心为偏心设置，这样就使得窗口镜片3、窗口镜座2的中心与通光孔11 的中心为偏心设置，窗口镜座2可在窗口镜筒1内转动，转动窗口镜座2时使得窗口镜片3上不同位置与通光孔11对准。当窗口镜片3在使用过程中被激光烧坏时，可以通过转动窗口镜座2，让窗口镜片3上损坏的位置移开，未被激光损坏的位置对准通光孔11，从而保证透过率，提升保护装置的使用次数。

窗口镜筒1的侧面开设有一段与镜座安装孔12贯通的通槽13，如图10、图 11所示，通槽13窗口镜座2的外圈上间隔设置有凹孔21，凹孔21与通槽13位于同一竖直平面上，通过插针等部件贯穿通槽13，再插入凹孔21内拨动窗口镜座2 使得窗口镜座2在窗口镜筒1内转动，从而使窗口镜片3上不同位置与通光孔11 对准。

本实施例中，窗口镜片3为平板玻璃，材料优选选自熔石英。窗口镜片3两面光洁度优选高于2级，并且镀有高透过率、高损伤阈值的增透膜。窗口镜片3两面的面型精度高于λ/10，因此，入射到平板玻璃和从平板玻璃出射的光束的波前畸变和波像差几乎相同。

本实施例中，窗口镜筒1的安装端与变倍扩束镜52的连接方式为通过紧配方式套在扩束镜的入口段，然后使用顶紧螺丝7固定。

如图12所示，通光孔11与窗口镜片3偏心设置，激光光斑6相对窗口镜片3 的直径比较小，激光光斑6照射在窗口镜片3的非中心位置。当窗口镜片3上激光光斑6照射的位置有损伤，则可以通过转动窗口镜座2，使窗口镜片3位置转动，使得损坏的位置偏离激光照射位置，从而可以继续使用该窗口镜片3，而不需用频繁更换。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种保护激光扩束镜的装置，安装在扩束镜的入射端，其特征在于，所述的装置包括窗口镜筒(1)、窗口镜座(2)及窗口镜片(3)，所述的窗口镜筒(1)的一端为用于与扩束镜固定连接的安装端，另一端为用于外接的接口端，在接口端开设有通光孔(11)，在安装端内设有镜座安装孔(12)，所述的通光孔(11)与镜座安装孔(12)相通，所述的镜座安装孔(12)中心与通光孔(11)中心为偏心设置，所述的窗口镜座(2)安装在镜座安装孔(12)内，所述的窗口镜片(3)安装在窗口镜座(2)上，所述的窗口镜座(2)可在窗口镜筒(1)内转动。

2.根据权利要求1所述的一种保护激光扩束镜的装置，其特征在于，所述的窗口镜筒(1)的侧面开设有一段与镜座安装孔(12)贯通的通槽(13)，所述的窗口镜座(2)的外圈上间隔设置有凹孔(21)，所述的凹孔(21)与通槽(13)位于同一竖直平面上。

3.根据权利要求2所述的一种保护激光扩束镜的装置，其特征在于，所述的窗口镜座(2)的外圈为圆形，所述的镜座安装孔(12)内圈为与窗口镜座(2)适配的圆形。

4.根据权利要求1所述的一种保护激光扩束镜的装置，其特征在于，所述的窗口镜座(2)靠近通光孔(11)的一端通过窗口镜筒(1)压紧，靠近扩束镜的一端通过窗口压圈(4)压紧，所述的窗口压圈(4)位于窗口镜座(2)与扩束镜之间。

5.根据权利要求4所述的一种保护激光扩束镜的装置，其特征在于，所述的窗口镜座(2)的一个端面与窗口镜筒(1)内壁之间涂覆有阻尼油，所述的窗口镜座(2)的另一个端面与窗口压圈(4)之间涂覆有阻尼油，所述的窗口镜座(2)的外圈与窗口镜筒(1)内壁之间涂覆有阻尼油。

6.根据权利要求1所述的一种保护激光扩束镜的装置，其特征在于，所述的窗口镜片(3)为平板玻璃，材料选自熔石英。

7.根据权利要求1所述的一种保护激光扩束镜的装置，其特征在于，所述的窗口镜片(3)两面光洁度高于2级，并且镀有增透膜。

8.根据权利要求1所述的一种保护激光扩束镜的装置，其特征在于，所述的窗口镜片(3)两面的面型精度高于λ/10。

9.根据权利要求1所述的一种保护激光扩束镜的装置，其特征在于，所述的窗口镜筒(1)的安装端与扩束镜的连接方式包括螺纹连接，或，通过紧配方式套在扩束镜的入口段，然后使用顶紧螺丝固定。

10.根据权利要求1所述的一种保护激光扩束镜的装置，其特征在于，所述的扩束镜包括定倍扩束镜(51)或变倍扩束镜(52)。