[发明专利]扩束镜和扩束系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种扩束镜以及安装有该扩束镜的扩束系统。

背景技术

在高功率激光器系统中，为了防止返回光返回系统内影响激光器的稳定运转甚至破坏激光器内部元器件，常需加入光纤隔离器，使光只能单向通过。

另一方面，高功率激光器系统为了获得合适的光斑尺寸和发散角，光隔离器输出端需加入扩束镜。扩束镜主要有两个用途，其一是扩展激光束的光斑直径，其二是调整合适的激光束发散角。因此，扩束镜被用于远距离照明或投影以及聚焦系统上，也被广泛应用于工业、安防、医疗等行业中。

然而，当有强反射光返回时，光隔离器虽然能有效隔离反射光，防止其返回激光器内部，但是当反射光的功率大于光隔离器的损伤阀值时，则由于反射光过强继而造成光隔离器自身的不可逆转性毁坏。而光隔离器造价昂贵，且其毁坏后很难修复，使得高功率激光器系统需要附上高额的修护费用，不利于推广使用。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种维护成本低廉且具有截止反射光功能的扩束镜。

本发明的第二目的是提供一种维护成本低廉且具有截止反射光功能的扩束系统。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种扩束镜，包括沿光路方向设置的透镜组件，透镜组件包括至少两个透镜，其中，扩束镜沿光路方向在第一透镜和第二透镜之间还设置有光阑和透光片，光阑沿光路方向贯穿地设置有通孔，透光片设置在通孔中，第一透镜接收入射光后将聚焦后的出射光输出到第二透镜，透光片设置在出射光的聚焦处。

由上述方案可见，通过在出射光的聚焦处设置透光片和光阑，使得当反射光沿偏离光轴的方式返回，此时的反射光都被耐高温且可吸收光线的光阑吸收，从而可有效地防止反射光返回到光隔离器中，避免光隔离器和激光器的损坏。当反射光沿原光轴的方式返回，此时的大部分反射光将照射在低光伤阈值的透光片上，如反射光的功率与入射光功率之和大于透光片的损伤阀值，则透光片将被损坏，使得从第一透镜出射的出射光无法通过透光片，继而正向和方向的光都无法通过透光片，因而有效避免了扩束镜的前级设备的损坏。同时由于扩束镜中的光阑和透光片相对廉价，且方便拆卸更换，更换价格相对较低的光阑和透光片后便可继续使用，相对比光隔离器的造价昂贵，本发明的扩束镜维护成本低廉，易于推广。

更进一步的方案是，光阑由石墨制作而成。

由上可见，石墨是可耐高温且具有较高吸光性能的材料，且成本低廉，易于更换。

更进一步的方案是，透光片由光学玻璃制作而成。

由上可见，通过采用低光伤阈值的光学玻璃制作而成的透光片，使得在满足正向输出光的同时，能够有效地防止反向输入的反射光的光功率过大，继而通过成本低廉的方式保护光隔离器。

更进一步的方案是，透光片的直径与聚焦处的出射光的光斑直径相匹配。

由上可见，通过透光片的直径的设置，可有效地防止过多的反射光照射到透光片上，使得大部分的反射均照射到具有较高吸光性能的光阑上，继而进一步的保护光隔离器。

更进一步的方案是，扩束镜还包括壳体，透镜组件和光阑封装在壳体内。

由上可见，通过壳体的封装，有利于提高扩束镜的一体化以及其工作的稳定性。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种扩束系统，扩束系统，沿光路设置有激光器、光隔离器和扩束镜，激光器经过光隔离器向扩束镜输出入射光，扩束镜包括沿光路方向设置的透镜组件，透镜组件包括至少两个透镜，其中，扩束镜沿光路方向在第一透镜和第二透镜之间还设置有光阑和透光片，光阑沿光路方向贯穿地设置有通孔，透光片设置在通孔中，第一透镜接收入射光后将聚焦后的出射光输出到第二透镜，透光片设置在出射光的聚焦处。

由上述方案可见，通过在出射光的聚焦处设置透光片和光阑，使得当反射光沿偏离光轴的方式返回，此时的反射光都被耐高温且可吸收光线的光阑吸收，从而可有效地防止反射光返回到光隔离器中，避免光隔离器和激光器的损坏。当反射光沿原光轴的方式返回，此时的大部分反射光将照射在低光伤阈值的透光片上，如反射光的功率与入射光功率之和大于透光片的损伤阀值，则透光片将被损坏，使得从第一透镜出射的出射光无法通过透光片，继而正向和方向的光都无法通过透光片，因而有效避免了光隔离器以及整个激光器的损坏。同时由于扩束镜中的光阑和透光片相对廉价，且方便拆卸更换，更换价格相对较低的光阑和透光片后便可继续使用，相对比光隔离器的造价昂贵，本发明的扩束系统维护成本低廉，易于推广。

更进一步的方案是，入射光的光功率与光隔离器损伤阀值之和大于透光片的损伤阀值。