[实用新型]一种平行激光束产生装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学装置领域，具体而言，涉及一种平行激光束产生装置。

背景技术

透镜是光学系统中重要的光学元件，起着对光束进行汇聚或发散的作用。两个或多个透镜组合，能缩小光束口径，实现高通量平行光束。在一般的光学系统和低能量/低功率激光系统中，现有的玻璃透镜能满足要求。但是在某些特定的应用场合，如在金属中得到陡直的深孔，对光学元件的损伤特性进行研究等，常规的锥形聚焦光束已不能满足应用需求，必须使用超高功率密度的平行激光束。现有的平行激光束产生装置中的激光束输出装置通常采用的是玻璃负透镜，然而，玻璃透镜的激光损伤阈值较低，以最优质的紫外熔融石英材料为例，这种材料在355nm波长的激光下吸收极小，吸收率为百万分之几，但即便如此，其在紫外激光下的损伤阈值也很难超过20J/cm²，其它玻璃材料则更差。因此，玻璃负透镜在高能量密度或功率密度的激光束下极易发生损坏，其构成的平行激光束产生装置寿命短、稳定性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种平行激光束产生装置，通过设计气体负透镜代替常规的玻璃负透镜，以有效地改善由于玻璃透镜激光损伤阈值较低，在高能量密度或功率密度的光束下极易发生损坏，从而导致其构成的平行激光束产生装置寿命短、稳定性较差的问题。

本实用新型是这样实现的：

一种平行激光束产生装置，用于产生高能量密度的平行激光束，包括会聚透镜和用于使有汇聚趋势的激光束水平出射的气体负透镜，所述气体负透镜设于所述会聚透镜形成汇聚激光束出射的一侧，所述气体负透镜的光轴与所述会聚透镜的光轴重合。

进一步地，所述气体负透镜包括两端开口的管体，所述管体内部设有用于供激光束传播及热气流流动的通道，所述管体上设有用于所述激光束及热气流输入的输入端和用于所述激光束及热气流输出的输出端，所述输入端和所述输出端分别与所述通道连通，所述管体的中心轴与所述会聚透镜的光轴重合，所述管体的外壁包覆有用于控制所述通道中热气流的温度梯度的冷却层。

进一步地，所述冷却层设有冷却控制器和包覆在所述管体外壁的冷却介质，所述冷却介质与所述冷却控制器连接。

进一步地，所述冷却层包括套设在所述管体外的腔体，所述腔体的外壁上设置有冷却液体注入管，所述冷却液体注入管内设有注入通道，所述腔体的外壁上设置有冷却液体流出管，所述冷却液体流出管内设有流出通道，所述注入通道和所述流出通道分别与所述腔体连通。

进一步地，所述冷却液体注入管设置在靠近所述输入端的所述腔体的外壁上，且所述冷却液体流出管设置在靠近所述输出端的所述腔体的外壁上。

进一步地，还包括冷却液循环机，所述冷却液循环机包括依次连通的入口、制冷模块和出口，所述出口与所述冷却液体注入管连接，所述入口与所述冷却液体流出管连接。

进一步地，所述冷却液循环机还包括用于调节所述制冷模块制冷温度的温控模块，所述温控模块与所述制冷模块连接。

进一步地，还包括用于为所述气体负透镜提供热气流的热气流供给装置，所述管体靠近所述输入端的内壁边沿等间距设置有多个进气管，所述热气流供给装置的气流输出口与所述多个进气管连接。

进一步地，所述冷却介质为半导体制冷片。

进一步地，所述管体外壁由钢化玻璃、金属或导热塑料的任一种制成。

本实用新型提供了一种平行激光束产生装置，通过设计气体负透镜代替玻璃负透镜，实现激光束的平行输出。由于气体具有较高的激光损伤阈值且具有流动性，使得气体负透镜在高能量密度或功率密度的光束下不易被损坏，因此其构成的平行激光束产生装置的损伤阈值较高，能实现高功率的平行激光束输出，寿命较长且具有较好的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的平行激光束产生装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的平行激光束产生装置的一种气体负透镜的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的平行激光束产生装置的另一种气体负透镜的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的平行激光束产生装置的管体内部的光路示意图；