具有冷卻功能的光學元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學元件，特別是一種具有冷卻功能的光學元件，可廣泛應用于大功率激光系統(tǒng)中。
【背景技術(shù)】
[0002]在大功率激光系統(tǒng)中，激光器發(fā)出的光要經(jīng)光學系統(tǒng)傳輸?shù)焦ぷ鼽c，組成光學系統(tǒng)的光學元件在強光引入的熱量的作用下會導致熱透鏡效應。目前，為了減少光致熱效應的影響，通常在光學元件的周邊加有冷卻裝置。但是，由于玻璃的導熱率低，這種冷卻方式無法從根本上解決熱透鏡效應。為了補償熱透鏡效應的影響，就需增加系統(tǒng)復雜度，或降低系統(tǒng)的性能。
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種具有冷卻功能的光學元件，可以大幅降低大功率激光應用中光致熱效應的影響，降低光學系統(tǒng)的復雜度并提升光學系統(tǒng)的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案概括如下:
[0005]一種具有冷卻功能的光學元件，由至少兩個光學元件和流體組成，其中:流體在兩個相鄰的光學元件間流動。
[0006]所述光學元件中至少一個是透鏡。
[0007]所述光學元件中至少一個是光學薄膜器件。
[0008]所述光學元件中至少一個是晶體元件。
[0009]所述光學元件中至少一個是旋光元件。
[0010]所述流體或者是液體,或者是氣體。
[0011]所述液體或者是水，或者是液態(tài)有機物。
[0012]所述氣體或者是干燥空氣、或者是氮氣,或者是惰性氣體。
[0013]所述光學薄膜器件或者是反射鏡，或者是減反鏡，或者是偏振鏡，或者是二向色鏡，或者是分光鏡。
[0014]本發(fā)明的效果在于:可以大幅降低光學元件的光致熱透鏡效應，降低系統(tǒng)復雜度，提升系統(tǒng)性能。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明提出的具有冷卻功能的光學元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明提出的具有冷卻功能的光學元件的一種包含透鏡元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明提出的具有冷卻功能的光學元件的一種包含透鏡元件和光學薄膜元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明提出的具有冷卻功能的光學元件的一種包含透鏡元件、晶體元件和光學薄膜元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明提出的具有冷卻功能的光學元件的一種包含光學薄膜元件和旋光元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中:0Ε1、0Ε2、...、0Ε(Ν_1)、0ΕΝ分別表示光學元件；0L1和0L2分別表示光學透鏡；L1、L2和L(N-l)分別表示流體；0T1和0Τ2分別表示薄膜光學元件；0C1表示晶體元件；0S1表示旋光元件。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明提出的具有冷卻功能的光學元件。
[0022]圖1為本發(fā)明提出的具有冷卻功能的光學元件的結(jié)構(gòu)示意圖，由N(N大于等于2)個光學元件0E1、0E2、...、(^0-1)、(^~和11個流體1^1、1^、...、L(N_1)組成，流體位于兩相鄰光學元件間。
[0023]在該具有冷卻功能的光學元件中，流體可以是液體，也可以是氣體，其功能是將器件中的熱量快速攜帶出來，從而消除或大幅降低熱透鏡效應。液體可以是水，也可以是透明的液態(tài)有機物，如甘油。氣體可以是干燥空氣、氮氣或惰性氣體等。
[0024]在該具有冷卻功能的光學元件中，光學元件可以是透鏡，組成透鏡器件，用于強激光光束的準直、聚焦或成像。光纖元件可以是薄膜光學元件，根據(jù)薄膜的功能，可以形成反射器件、透射器件、分光器件、偏振器件和二向色鏡等。光學元件也可以是晶體元件，可以在光路中進行光學偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換、偏移及旋光等功能。光學元件還可以是旋光元件，用于在光路中實現(xiàn)回向光束的隔離。
[0025]圖2為本發(fā)明提出的具有冷卻功能的光學元件的一種包含透鏡元件的結(jié)構(gòu)示意圖。該元件由兩個光學透鏡0L1、0L2和在兩透鏡間的流體L1組成。當光功率較小時，可以用流動氣體，當功率較大時，就需要流體的液體。這種透鏡適合應用于光束質(zhì)量參數(shù)較大的激光系統(tǒng)中，與傳統(tǒng)的單透鏡相比，可以保證高質(zhì)量的光束傳遞。
[0026]圖3為本發(fā)明提出的具有冷卻功能的光學元件的一種包含透鏡元件和光學薄膜元件的結(jié)構(gòu)示意圖。該元件由光學透鏡0L1、光學薄膜元件0T1和在元件間的流體L1組成。當光功率較小時，可以用流動氣體，當功率較大時，就需要流體的液體。在該元件中，如果光學薄膜元件0T1是一個透射器件，該元件可以看成是帶有保護玻璃的光學透鏡，可以用在激光加工系統(tǒng)中。如果光學薄膜元件0T1是一二向色鏡，該元件可以用在光纖激光系統(tǒng)中，作為激光腔鏡用，還可以用在波分復用系統(tǒng)中。如果光學薄膜元件0T1是一全反鏡，該器件可以用在光纖激光系統(tǒng)中作為腔鏡。
[0027]圖4為本發(fā)明提出的具有冷卻功能的光學元件的一種包含透鏡元件、晶體元件和光學薄膜元件的結(jié)構(gòu)示意圖。該元件由光學透鏡0L1、晶體元件0C1、光學薄膜元件0T1和在元件間的流體L1、L2組成。當光功率較小時，可以用流動氣體，當功率較大時，就需要流體的液體。在該元件中，如果晶體元件0C1是一個四分之一波片，光學薄膜元件0T1是一個透射器件，該器件就具有將線偏振光轉(zhuǎn)換成園偏振光的功能，可以用在激光切割系統(tǒng)中，作為聚焦透鏡使用。
[0028]圖5為本發(fā)明提出的具有冷卻功能的光學元件的一種包含光學薄膜元件和旋光元件的結(jié)構(gòu)示意圖。該元件由光學薄膜元件0T1、旋光元件0S1和在元件間的流體L1組成。當光功率較小時，可以用流動氣體，當功率較大時，就需要流體的液體。在該元件中，如果光學薄膜兀件0T1是一個偏振器件,旋光器件0S1是一個45度旋光器,該器件就具有將光隔離功能，可以用在激光核聚變系統(tǒng)中。
[0029]本發(fā)明提出的具有冷卻功能的光學元件，可以消除強光系統(tǒng)中的光致熱效應，簡化系統(tǒng)設計，降低成本。
【主權(quán)項】
1.一種具有冷卻功能的光學元件，由至少兩個光學元件和流體組成，其特征是:流體在兩個相鄰的光學元件間流動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有冷卻功能的光學元件，其特征是:所述光學元件中至少一個是透鏡。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有冷卻功能的光學元件，其特征是:所述光學元件中至少一個是光學薄膜器件。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有冷卻功能的光學元件，其特征是:所述光學元件中至少一個是晶體元件。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有冷卻功能的光學元件，其特征是:所述光學元件中至少一個是旋光兀件。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有冷卻功能的光學元件，其特征是:所述流體或者是液體，或者是氣體。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有冷卻功能的光學元件，其特征是:所述液體或者是水，或者是液態(tài)有機物。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有冷卻功能的光學元件，其特征是:所述氣體或者是干燥空氣、或者是氮氣，或者是惰性氣體。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有冷卻功能的光學元件，其特征是:所述光學薄膜器件或者是反射鏡，或者是減反鏡，或者是偏振鏡，或者是二向色鏡，或者是分光鏡。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光學元件，特別是一種具有冷卻功能的光學元件，可廣泛應用于大功率激光系統(tǒng)中。該具有冷卻功能的光學元件，由至少兩個光學元件和流體組成，流體在兩個相鄰的光學元件間流動。本發(fā)明的效果在于：可以大幅降低光學元件的光致熱透鏡效應，降低系統(tǒng)復雜度，提升系統(tǒng)性能。
【IPC分類】H01S3/04
【公開號】CN105470789
【申請?zhí)枴緾N201410429168
【發(fā)明人】方強, 方笑塵
【申請人】方強
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2014年8月21日
【公告號】WO2016026377A1