CN112764185B - 一种光学镜、镜筒及空冷结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学镜、镜筒及空冷结构，该空冷结构包括镜筒和光学镜，所述镜筒一端的侧壁设有若干第二通气孔，光学镜安装在镜筒设有第二通气孔的一端；所述光学镜中央设有通气口，所述通气口处设有中空凸部，中空凸部一端敞口，中空凸部的敞口端与所述通气口的边缘连接，所述中空凸部上设有若干第一通气孔。本发明可对镜面和周围环境气体冷却，效率高，效果好；本发明的空冷结构可对镜面和周围环境气体冷却，效率高，效果好；能够在高功率光学系统工作时，实时对光学镜及周围空气散热，避免光学镜吸收热量导致环境气体产生负透镜现象，保证传输光线的光学质量。

Description

一种光学镜、镜筒及空冷结构

技术领域

本发明涉及光学系统技术领域，尤其涉及一种光学镜、镜筒及空冷结构。

背景技术

当光学系统内传输光线功率过高时，光学镜面吸热后，被吸收的热量将周围空气加热，导致气压上升，空气膨胀，空气密度降低，折射率下降，形成一个负透镜使光束发散。严重影响了光束传输的质量，是激光传输所遇到的最严重问题之一。目前，两种常用的改善方法是自适应光学技术及水冷技术。

如申请号为201910972475.X的中国专利文献，公开了一种激光传输热晕效应及其自适应光学补偿的模拟装置。该专利文献公开的技术范围属于自适应光学技术范围，其采用光学补偿的方式来降低气体受热产生的负透镜现象对光束的影响，设计难度大，光机结构庞大，控制路线复杂，大大增加了光学件成本。

又如申请号为201310033119.4的中国专利文献，公开了基于射流冷却原理的大口径地基太阳望远镜热视场光阑冷却装置。该装置对光阑进行水冷冷却，冷却效率不高。

再如申请号为201920084025.2的中国专利文献，公开了一种激光发生器镜座冷却装置。该装置对镜座进行水冷冷却冷却效率不高。

综上所述，对于气体受热产生的负透镜现象，现有技术存在设计复杂、技术难度高、效率不高等问题。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种光学镜、镜筒及空冷结构。

本发明通过下述技术方案实现：

一种光学镜，包括光学镜本体，所述光学镜本体中央设有通气口。

进一步的，所述通气口处设有中空凸部，中空凸部一端敞口，中空凸部的敞口端与所述通气口的边缘连接，所述中空凸部上设有若干第一通气孔。

进一步的，所述第一通气孔沿圆周方向设有多排，每排沿轴向一字排布。

优选地，所述光学镜本体中央的通气口为圆孔。

进一步的，所述中空凸部为圆柱形，中空凸部另一端为盲端，第一通气孔设于中空凸部侧壁。

优选地，所述中空凸部与光学镜本体一体制造。

一种镜筒，该镜筒与上述光学镜适配，所述镜筒一端的侧壁设有若干第二通气孔。

进一步的，所述第二通气孔沿圆周方向设有多排，每排沿轴向一字排布。

一种可降低光学系统内气体负透镜现象的空冷结构，包括镜筒以及所述的光学镜，所述光学镜本体安装在镜筒的一端，所述镜筒靠近光学镜本体一端的侧壁设有若干第二通气孔。

进一步的，所述光学镜本体中央的通气口与抽气装置连接，或者镜筒上的第二通气孔与注气装置连通。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1，本发明的光学镜设有通气口，使用时可作为气流通道用，利于降低镜面和镜筒内空气温度；其搭配配套的镜筒使用，相得益彰；

2，本发明的空冷结构可对镜面和周围环境气体冷却，效率高，效果好；能够在高功率光学系统工作时，实时对光学镜及周围空气散热，避免光学镜吸收热量导致环境气体产生负透镜现象，保证传输光线的光学质量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1是光学镜的三维图；

图2是光学镜的剖面图；

图3是镜筒的三维图；

图4空冷结构的结构示意图；

图5是现有技术中光学镜周围密度分布图；

图6是实施例一中光学镜周围密度分布图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

如图1、2所示，本发明公开的光学镜，包括光学镜本体1，光学镜本体1中央设有通气口。该通气口使用时可作为气流通道用，利于降低镜面和镜筒内空气温度。

本实施方式中，在光学镜本体1的通气口处设有中空凸部11，中空凸部11一端敞口，中空凸部11的敞口端与通气口的边缘连接，中空凸部11上设有若干第一通气孔12。

通气口、中空凸部11的尺寸、形状等参数根据需要合理设置。本实施方式中，光学镜本体1中央的通气口为圆孔，中空凸部11为圆柱形，中空凸部11另一端为盲端，中空凸部11与光学镜本体1一体制造。

第一通气孔12设于中空凸部11侧壁。第一通气孔12的尺寸、数量、形状和布置位置等参数根据需要合理设置。本实施方式中，第一通气孔12沿圆周方向设有多排，每排沿轴向一字排布。

如图3所示，本发明公开的镜筒2，该镜筒2与上述光学镜适配。镜筒2一端的侧壁设有若干第二通气孔21。第二通气孔21沿圆周方向设有多排，每排沿轴向一字排布。

如图4所示，本发明公开的可降低光学系统内气体负透镜现象的空冷结构，包括镜筒2和光学镜，光学镜本体1安装在镜筒2设有第二通气孔21的一端，镜筒2靠近光学镜本体1一端的侧壁设有若干第二通气孔21。

使用时，将光学镜本体1中央的通气口与抽气装置连接，或者镜筒2上的第二通气孔21与注气装置连通。此时，第二通气孔21发挥进气口的作用，第一通气孔12发挥出气口的作用。工作时，进气气体为洁净的空气或惰性气体。

本发明可对镜面和周围环境气体冷却。当光束功率过大，光学镜本体1吸热，热量传递给周围空气产生负透镜效应时，气体通过第二通气孔21进入镜筒2，实时对光学镜及周围空气散热，可从源头上降低气体负透镜现象产生的机率。

其中，第二通气孔21的分布范围、孔距、孔径、进气流速与光束功率、光学镜本体1直径相关。第一通气孔12的分布范围、孔距、孔径与光束功率、光学镜本体1直径相关。

基于上述可降低光学系统内气体负透镜现象的空冷结构，本发明公开一实施例。

实施例一

本实施例中光学镜本体1直径为1m，光学镜本体1吸收激光热量后热量为50 W/㎡；镜筒2长度为1.5 m；镜筒2内的气体为空气，环境压力不小于1 atm。

第二通气孔21在镜筒2壁的轴向分布范围为0.1m，第二通气孔21直径为0.01m，圆周均布有10排，每排4-5个，每排的孔距0.02m。第一通气孔12直径为0.01m，孔距0.02m，轴向分布范围0.1m。

工作时，进气气体为纯氮，进气速度V_进气=0.1m/s，抽气速度V_抽气=V_进气。

如图5所示，现有技术的镜筒2内的密度在0.441-1.177 kg/m³范围内分布，而且光学镜本体1附近气体密度最小。其折射率低，容易形成负透镜使光束发散，对光束传输的质量造成不利影响。

如图6所示，实施例一的镜筒2内的密度在1.157-1.276 kg/m³范围内分布，密度梯度较小，可降低气体负透镜现象产生的机率，利于保证光束质量。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光学镜，包括光学镜本体，其特征在于：所述光学镜本体中央设有圆形的通气口；

所述通气口处设有圆柱形的中空凸部，中空凸部一端敞口，中空凸部另一端为盲端，中空凸部的敞口端与所述通气口的边缘连接，所述中空凸部的侧壁设有若干第一通气孔，所述中空凸部与光学镜本体一体制造。

2.根据权利要求1所述的光学镜，其特征在于：所述第一通气孔沿圆周方向设有多排，每排沿轴向一字排布。

3.与权利要求1或2所述的光学镜适配的镜筒，其特征在于：所述镜筒一端的侧壁设有若干第二通气孔。

4.根据权利要求3所述的镜筒，其特征在于：所述第二通气孔沿圆周方向设有多排，每排沿轴向一字排布。

5.一种可降低光学系统内气体负透镜现象的空冷结构，其特征在于：包括镜筒以及如权利要求1或2中任一项所述的光学镜，所述光学镜本体安装在镜筒的一端，所述镜筒靠近光学镜本体一端的侧壁设有若干第二通气孔。

6.如权利要求5所述的可降低光学系统内气体负透镜现象的空冷结构，其特征在于：所述光学镜本体中央的通气口与抽气装置连接，或者镜筒上的第二通气孔与注气装置连通。