擴束鏡和擴束系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種擴束鏡，包括沿光路方向設置的透鏡組件，透鏡組件包括至少兩個透鏡，其中，擴束鏡沿光路方向在第一透鏡和第二透鏡之間還設置有光闌和透光片，光闌沿光路方向貫穿地設置有通孔，透光片設置在通孔中，第一透鏡接收入射光后將聚焦后的出射光輸出到第二透鏡，透光片設置在出射光的聚焦處。通過將透光片設置在出射光的聚焦處，便能有效避免了擴束鏡的前級設備即光隔離器和激光器的損壞。同時由于擴束鏡中的光闌和透光片相對廉價，且方便拆卸更換，更換價格相對較低的光闌和透光片后便可繼續使用，相對比光隔離器的造價昂貴，本發明的擴束鏡維護成本低廉，易于推廣。
【專利說明】擴束鏡和擴束系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及光學【技術領域】，尤其涉及一種擴束鏡以及安裝有該擴束鏡的擴束系統。
【背景技術】
[0002]在高功率激光器系統中，為了防止返回光返回系統內影響激光器的穩定運轉甚至破壞激光器內部元器件，常需加入光纖隔離器，使光只能單向通過。
[0003]另一方面，高功率激光器系統為了獲得合適的光斑尺寸和發散角，光隔離器輸出端需加入擴束鏡。擴束鏡主要有兩個用途，其一是擴展激光束的光斑直徑，其二是調整合適的激光束發散角。因此，擴束鏡被用于遠距離照明或投影以及聚焦系統上，也被廣泛應用于工業、安防、醫療等行業中。
[0004]然而，當有強反射光返回時，光隔離器雖然能有效隔離反射光，防止其返回激光器內部，但是當反射光的功率大于光隔離器的損傷閥值時，則由于反射光過強繼而造成光隔離器自身的不可逆轉性毀壞。而光隔離器造價昂貴，且其毀壞后很難修復，使得高功率激光器系統需要附上高額的修護費用，不利于推廣使用。
【發明內容】
[0005]本發明的第一目的是提供一種維護成本低廉且具有截止反射光功能的擴束鏡。
[0006]本發明的第二目的是提供一種維護成本低廉且具有截止反射光功能的擴束系統。
[0007]為了實現本發明的第一目的，本發明提供一種擴束鏡，包括沿光路方向設置的透鏡組件，透鏡組件包括至少兩個透鏡，其中，擴束鏡沿光路方向在第一透鏡和第二透鏡之間還設置有光闌和透光片，光闌沿光路方向貫穿地設置有通孔，透光片設置在通孔中，第一透鏡接收入射光后將聚焦后的出射光輸出到第二透鏡，透光片設置在出射光的聚焦處。
[0008]由上述方案可見，通過在出射光的聚焦處設置透光片和光闌，使得當反射光沿偏離光軸的方式返回，此時的反射光都被耐高溫且可吸收光線的光闌吸收，從而可有效地防止反射光返回到光隔離器中，避免光隔離器和激光器的損壞。當反射光沿原光軸的方式返回，此時的大部分反射光將照射在低光傷閾值的透光片上，如反射光的功率與入射光功率之和大于透光片的損傷閥值，則透光片將被損壞，使得從第一透鏡出射的出射光無法通過透光片，繼而正向和方向的光都無法通過透光片，因而有效避免了擴束鏡的前級設備的損壞。同時由于擴束鏡中的光闌和透光片相對廉價，且方便拆卸更換，更換價格相對較低的光闌和透光片后便可繼續使用，相對比光隔離器的造價昂貴，本發明的擴束鏡維護成本低廉，易于推廣。
[0009]更進一步的方案是，光闌由石墨制作而成。
[0010]由上可見，石墨是可耐高溫且具有較高吸光性能的材料，且成本低廉，易于更換。[0011 ] 更進一步的方案是，透光片由光學玻璃制作而成。
[0012]由上可見，通過采用低光傷閾值的光學玻璃制作而成的透光片，使得在滿足正向輸出光的同時，能夠有效地防止反向輸入的反射光的光功率過大，繼而通過成本低廉的方式保護光隔離器。
[0013]更進一步的方案是，透光片的直徑與聚焦處的出射光的光斑直徑相匹配。
[0014]由上可見，通過透光片的直徑的設置，可有效地防止過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較高吸光性能的光闌上，繼而進一步的保護光隔離器。
[0015]更進一步的方案是，擴束鏡還包括殼體，透鏡組件和光闌封裝在殼體內。
[0016]由上可見，通過殼體的封裝，有利于提高擴束鏡的一體化以及其工作的穩定性。
[0017]為了實現本發明的第二目的，本發明提供一種擴束系統，擴束系統，沿光路設置有激光器、光隔離器和擴束鏡，激光器經過光隔離器向擴束鏡輸出入射光，擴束鏡包括沿光路方向設置的透鏡組件，透鏡組件包括至少兩個透鏡，其中，擴束鏡沿光路方向在第一透鏡和第二透鏡之間還設置有光闌和透光片，光闌沿光路方向貫穿地設置有通孔，透光片設置在通孔中，第一透鏡接收入射光后將聚焦后的出射光輸出到第二透鏡，透光片設置在出射光的聚焦處。
[0018]由上述方案可見，通過在出射光的聚焦處設置透光片和光闌，使得當反射光沿偏離光軸的方式返回，此時的反射光都被耐高溫且可吸收光線的光闌吸收，從而可有效地防止反射光返回到光隔離器中，避免光隔離器和激光器的損壞。當反射光沿原光軸的方式返回，此時的大部分反射光將照射在低光傷閾值的透光片上，如反射光的功率與入射光功率之和大于透光片的損傷閥值，則透光片將被損壞，使得從第一透鏡出射的出射光無法通過透光片，繼而正向和方向的光都無法通過透光片，因而有效避免了光隔離器以及整個激光器的損壞。同時由于擴束鏡中的光闌和透光片相對廉價，且方便拆卸更換，更換價格相對較低的光闌和透光片后便可繼續使用，相對比光隔離器的造價昂貴，本發明的擴束系統維護成本低廉，易于推廣。
[0019]更進一步的方案是，入射光的光功率與光隔離器損傷閥值之和大于透光片的損傷閥值。
[0020]由上可見，通過采用具有特定損傷閥值的透光片，使得在滿足正向輸出光的同時，能夠有效地防止反向輸入的反射光的光功率過大，繼而通過成本低廉的方式保護光隔離器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明擴束系統實施例的結構圖。
[0022]以下結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
【具體實施方式】
[0023]擴束鏡實施例:
參照圖1，圖1是擴束系統的結構圖。擴束系統內設置有擴束鏡3，擴束鏡3包括殼體31,殼體31內沿光路方向L封裝設置有第一透鏡4、光闌6、透光片7和第二透鏡5,光闌6和透光片7設置在第一透鏡4和第二透鏡5之間的位置上。光闌6沿光路方向L貫穿地設置有通孔，透光片7設置在該通孔中。
[0024]第一透鏡4接收入射光LI后輸出聚焦后的出射光L2，出射光L2聚焦地經過第一透鏡4的焦點后，出射光L2擴散地朝第二透鏡5入射，透光片7設置在出射光L2的聚焦處。
[0025]優選地，光闌6可由具有耐高溫且具有較高吸光性能的石墨制作而成，透光片7可采用較低光傷閾值的光學玻璃制作而成。透光片7的直徑可設置成與聚焦處的出射光L2的光斑直徑相匹配，透光片7的直徑可設置成大于等于出射光L2的光斑直徑，由于透光片7的直徑不能設置過大，以免偏離原光路方向L傳輸的反射光L4照射到透光片7上，所以透光片7的直徑設置成稍大于出射光L2的光斑直徑即可。
[0026]擴束系統實施例:
參照圖1，在上述擴束鏡3實施例的基礎上，擴束系統包括沿光路方向L設置有激光器
1、光隔離器2和擴束鏡3。激光器I通過光纖向光隔離器2輸出激光，該激光經過光隔離器2后向擴束鏡3輸出入射光LI,入射光LI經過第一透鏡4后向第二透鏡5輸出出射光L2,出射光L2經過第二透鏡5后向外出射輸出光L3。
[0027]當反射光L4沿偏離原光路方向L的方式返回，此時的反射光L4均被耐高溫且可吸收光線的光闌6吸收，從而可有效地防止反射光返回到光隔離器2中，避免光隔離器2和激光器I的損壞。
[0028]當反射光L5沿光路方向L或靠近光路方向L的方式返回時，此時的大部分反射光L5將照射在低光傷閾值的透光片7上，如反射光L5的功率與第一透鏡出射光L2功率之和大于透光片7的損傷閥值，則透光片7將被損壞。透光片7損壞后，使得出射光L2無法通過透光片7，繼而正向和反向的光都無法通過透光片7，因而有效避免了擴束鏡的前級設備即光隔離器2和激光器I的損壞。優選地，透光片7的光傷閾值P可根據由光隔離器2輸出的入射光LI的光功率Pl和光隔離器2的損傷閥值P2進行取值，具體地，Pl+0.5XP2 < P< P1+P2。
[0029]由上述方案可見，通過將透光片設置在出射光的聚焦處，便能有效避免了擴束鏡的前級設備即光隔離器和激光器的損壞。同時由于擴束鏡中的光闌和透光片相對廉價，且方便拆卸更換，更換價格相對較低的光闌和透光片后便可繼續使用，相對比光隔離器的造價昂貴，本發明的擴束鏡維護成本低廉，易于推廣。
[0030]然而上述實施例只是本發明較佳的實施例，具體應用時可以有更多的變化，當需要對輸出光的光斑更進一步地調節時，可以在擴束鏡的殼體內增加多個透鏡對光進行調節，而只要將透光片設置在擴束鏡殼體內任一光束的聚焦處即可實現本發明的目的。
【權利要求】
1.擴束鏡，包括沿光路方向設置的透鏡組件，所述透鏡組件包括至少兩個透鏡； 其特征在于: 所述擴束鏡沿所述光路方向在第一透鏡和第二透鏡之間還設置有光闌和透光片，所述光闌沿所述光路方向貫穿地設置有通孔，所述透光片設置在所述通孔中； 第一透鏡接收入射光后將聚焦后的出射光輸出到第二透鏡； 所述透光片設置在所述出射光的聚焦處。
2.根據權利要求1所述的擴束鏡，其特征在于: 所述光闌由石墨制作而成。
3.根據權利要求1所述的擴束鏡，其特征在于: 所述透光片由光學玻璃制作而成。
4.根據權利要求1所述的擴束鏡，其特征在于: 所述透光片的直徑與所述聚焦處的所述出射光的光斑直徑相匹配。
5.根據權利要求1至4任一項所述的擴束鏡，其特征在于: 所述擴束鏡還包括殼體，所述透鏡組件和所述光闌封裝在所述殼體內。
6.擴束系統，沿光路設置有激光器、光隔離器和擴束鏡，所述激光器經過所述光隔離器向所述擴束鏡輸出入射光，所述擴束鏡包括沿光路方向設置的透鏡組件，所述透鏡組件包括至少兩個透鏡； 其特征在于: 所述擴束鏡沿所述光路方向在第一透鏡和第二透鏡之間還設置有光闌和透光片，所述光闌沿所述光路方向貫穿地設置有通孔，所述透光片設置在所述通孔中； 第一透鏡接收所述入射光后將聚焦后的出射光輸出到第二透鏡； 所述透光片設置在所述出射光的聚焦處。
7.根據權利要求6所述的擴束系統，其特征在于: 所述光闌由石墨制作而成。
8.根據權利要求6所述的擴束系統，其特征在于: 所述透光片由光學玻璃制作而成。
9.根據權利要求6所述的擴束系統，其特征在于: 入射光的光功率與所述光隔離器損傷閥值之和大于所述透光片的損傷閥值。
10.根據權利要求6至9任一項所述的擴束系統，其特征在于: 所述擴束鏡還包括殼體，所述透鏡組件和所述光闌封裝在所述殼體內。
【文檔編號】G02B27/09GK104199191SQ201410515380
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2014年9月29日
【發明者】劉俠, 初單萍, 傅謙, 肖煉, 馮向立, 鄧劍欽, 陸繼樂, 段譽, 王興龍 申請人:光庫通訊(珠海)有限公司