一种光阑以及激光器

技术领域

本发明实施例提供了一种光阑以及激光器，其涉及光学领域，具 体涉及光学领域中的光学元件。

背景技术

在光学系统中常用光阑来对光束进行约束以获取较好的可用光 束，但在光学系统的使用过程中常会有灰尘经光阑基体的光阑孔或端 面孔落到透镜或光源等光学元件上。而落到透镜或光源等光学元件上 的灰尘由于光学系统的结构等原因而较难被及时清理。

灰尘的本质是各种物质的微小颗粒物，光照射到灰尘上时会发生 发射、漫反射、折射等现象。因而灰尘落到透镜或光源等光学元件上 积累下来后会对光学系统的性能产生较大的影响；在精度要求高的光 刻直写设备中这种影响就尤为突出，即使在激光焊接或者激光切割设 备中光学系统中的灰尘积累也会大大的影响设备的使用性能。

发明内容

本发明实施例提供了一种光阑以及激光器，通过在光阑基体上设 置防尘镜来解决光学系统的灰尘沉积问题，同时防尘镜的侧面倾斜设 置，解决了因防尘镜的设置而对光学系统性能产生的不利影响的问 题。

本发明实施例第一方面提供看一种光阑，所述光阑基体的可用光 出射端有光阑孔；所述防尘镜被设计成圆弧形曲面；所述防尘镜设有 透光且不通的透光孔，用于透过从所述光阑孔射出的可用光；所述防 尘镜被固定在所述光阑基体的可用光出射端的外端面上。

可选的，作为一种可能的实施方式，所述防尘镜凹陷于所述光阑 基体的筒状结构的内部空间，或凸出于所述光阑基体的筒状结构的内 部空间。

可选的，作为一种可能的实施方式，所述光阑基体的可用光出射 端的内端面为倾斜于主光轴的垂直面的斜面。

可选的，作为一种可能的实施方式，所述光阑基体的可用光出射 端的外端面有留胶槽。

可选的，作为一种可能的实施方式，光阑基体的内孔表面为糙面。

可选的，作为一种可能的实施方式，所述光阑基体的主体由导热 材料制成；所述光阑基体的主体的内孔的表面设置一层吸光材料。

本发明实施例第二方面提供了一种光阑，可包含光阑基体和防尘 镜，其中，所述防尘镜有透光且不通的透光孔，防尘镜除所述透光孔 之外的其它部位为不透光部位；

所述防尘镜被设计成圆弧形曲面，所述防尘镜被固定在所述光阑 基体的可用光出射端的外端面上。

可选的，作为一种可能的实施方式，所述防尘镜的内表面为糙面。

可选的，作为一种可能的实施方式，所述光阑基体的主体由导热 材料制成，所述光阑基体的主体的内孔表面设置一层吸光材料。

本发明实施例第三方面提供了一种激光器，其包括光源电路、激 光器基座以及如第一方面以及第二方面中任一种可能的实施方式中 的光阑；其中，所述光阑安装在所述激光器基座上；所述激光器基座 内部延伸设置有容纳所述光源电路的容纳空间；所述光源电路用于在 预设激光传播方向产生预设波长的激光。

有益效果：本发明的技术方案中的防尘镜设有透光且不通空气的 透光孔，可以避免灰尘沉积在光学透镜上。防尘镜为圆弧形曲面，即 防尘镜的透光孔所在的曲面相对于光学系统的主光轴不是垂直设置， 可用光经透光孔反射回来的反射光会倾斜射向光阑基体的内孔表面， 这样就可以避免可用光在掠射或垂直入射的情况下产生半波损失，导 致可用光的功率降低。由于可用光经防尘镜反射回来的光反射向了光 阑基体的内孔表面，可以防止可用光经防尘镜反射回来的光汇聚到透 镜和光源上形成能量集中，从而减弱了反射光对透镜和光源使用寿命 的影响。

其次，光阑基体主体的表面设置一层吸光材料，吸光材料会把照 射到其表面的大部分光吸收，可以减小杂散光对可用光束的影响。吸 光材料吸收光能后产生的热能会被转移到导热材料上，从而进一步的 经导热材料转移到光学系统外部，还可以减小温度对光学系统的影 响，避免光源附近的温度过高会对光源的使用寿命产生不利影响。

附图说明

图1是防尘镜垂直于光学系统的主光轴设置时，可用光束经过防 尘镜的光路示意图；

图2是本发明实施例中光阑基体的一种可选结构的立体示意图；

图3是本发明实施例中防尘镜的一种可选结构的立体示意图；

图4是本发明实施例中光阑的一种可选结构的剖面示意图；

图5是光射向本发明实施例中的光阑的防尘镜发生反射示意图；

图6是本发明实施例中的光阑的另一种可选结构的剖面示意图；

图7是本发明实施例中的光阑的另一种可选结构的剖面示意图。

具体实施方式

本申请文件中的“主光轴”是指几何光学中通过薄透镜两个球面 球心的直线；“可用光”应理解为光源辐射出的光经透镜折射后光线 向主光轴汇聚的那部分光束；“光阑孔”应理解为约束从透镜或光源 等光学元件射向此“光阑孔”的光以获取我们需要的用于零件加工等 操作所需的光束的光学空间(形状)，它可以是一个无填充的通孔、 也可能是一个由透明材料填充的透光孔，孔的形状可以是圆形也可以 是其他多边形，例如六边形。本申请文件中的其它字、词、句，如果 是光学领域的专业术语则按行业术语规定的含义理解(因为本发明的 技术方案是用几何光学来解析的，所以相应的专业术语也优选几何光 学中规定的含义来理解，只有当几何光学没有对此专业术语的含义进 行规定时才扩大到整个光学领域来理解)，除光学领域的专业术语外 的其它字、词、句则一般按其通常含义理解(当遇到理解困难时则结 合与其相接的上下文进行理解)。

现有技术中，由于光阑往往都是处在光学系统末端，光学透镜往 往是直接和外部空气直接接触的。为了防止光学透镜上的灰尘积累， 申请人注意到可以在光阑基体的可用光出射端设置防尘镜，以达到防 止灰尘经光阑基体的光阑孔或端面孔经入光学系统内部的效果。

如图1所示，申请人进一步注意到，当在光阑孔处设置玻璃保护 层，如果该玻璃保护层与光学系统的主光轴100垂直，这样就使得可 用光在经过玻璃保护层时会有部分光被反射回来且反射回来反射光 400的方向与可用光束300的出射方向正好反向，反射光波相对于入 射光波相位突变π，会发生半波损失，使得可用光300的可用功率降 低。而且一部分经透镜折射后汇聚到光源上，汇聚到透镜和光源上的 光由于能量的集中会对透镜和光源的使用寿命产生影响。因此，有必 要进一步对光阑进行改进，避免上述缺陷。

为了便于理解，下面对本发明实施例中的光阑结构进行描述，请 参阅图2至图4。光阑可包含光阑基体1和防尘镜2。在一种可能的 实施例中，如图2所示，光阑基体1的主体结构可以设为中通的筒状 结构(侧面可以是圆弧曲面，也可以是平面)，光阑基体1的可用光 出射端有光阑孔3。请参阅图3，防尘镜2被设计成圆弧形曲面；防 尘镜2设有透光且不通的透光孔2-1，用于透过从光阑孔3射出的可 用光；防尘镜2被固定在光阑基体1的可用光出射端的外端面上。具 体的，防尘镜2可通过卡接或者UV胶粘合的方式安装到光阑基体1 上，具体的固定方式，此处不做限定。

光照射到凝固的胶水后会发生折射、反射。如果胶水在光阑基体 内孔表面发生凝固，光照射到凝固的胶水后会有一部分光被反射或折 射向可用光束进而会对光学系统的性能产生影响。为了避免上述问 题，可选的，作为一种可能的实施方式，光阑基体1的可用光出射端 的外端面有留胶槽1-1。放置防尘镜2的外端面上有留胶槽1-1可以 避免防尘镜2和光阑基体1粘合时胶水溢到光阑基体1内孔表面。

需要说明的是，图4中防尘镜是凸出于光阑基体的筒状结构的内 部空间设置，实际应用中防尘镜还可以凹陷于光阑基体的筒状结构的 内部空间，具体此处不做限定。

如图5所示，当防尘镜2凸出于光阑基体1的筒状结构的内部空 间时，防尘镜2的圆弧形曲面是倾斜于主光轴100设置而非垂直主光 轴100设置，防尘镜2的圆弧形曲面可以使可用光经防尘镜2反射回 来的那部分反射光200的方向发生偏转，射向光阑基体1的内孔表面。 这样就可以避免可用光300在掠射或垂直入射的情况下，在反射过程 中产生半波损失导致可用光的功率降低。同时由于可用光经防尘镜反 射回来的光反射向了光阑基体的内孔表面，可以防止可用光经防尘镜 反射回来的光汇聚到透镜和光源上形成能量集中，从而降低反射光对 透镜和光源使用寿命的影响。

可选的，作为一种可能的实施方式，光阑基体1的内孔表面可以 设为糙面。糙面可以使得光阑基体1的内孔表面发生漫反射，减小反 射光汇聚到透镜和光源上，减弱能量在透镜和光源处的集中效应，提 高透镜和光源使用寿命。

为了进一步降低反射光在透镜处的聚集效应，如图6所示，可选 的，作为一种可能的实施方式，光阑基体1的可用光出射端的内端面 可以设为倾斜于主光轴的垂直面的斜面。具体的光出射端的内端面可 以包含单个斜面，也可以包含多个斜面，具体此处不做限定。

可选的，作为一种可能的实施方式，光阑基体1的主体由导热材 料(例如导热硅胶和铜颗粒等组成的混合物、石墨烯、氧化铝导热橡 胶、氮化硼导热橡胶等)制成。可选的，光阑基体1的主体的内孔的 表面设置一层吸光材料(吸光性材料是指光线照射在事物之上，于照 明之外并无透射，也不产生映射和大块的耀斑和反光，例如炭纳米管 黑体等)。

请参阅图7，本发明实施例还提供了一种光阑，可包含基体1、 防尘镜2。光阑基体1的主体结构可以设为上下直通的筒状结构(侧 面可以是圆弧曲面，也可以是平面)。防尘镜2有透光且不通的透光 孔2-1，防尘镜2除透光孔2-1之外的其它部位2-2为不透光部位； 防尘镜2被设计成圆弧形曲面，防尘镜2被固定在光阑基体1的可用 光出射端的外端面上。可选的，防尘镜2可通过卡接或者UV胶粘合 的方式安装到光阑基体1上，具体的固定方式，此处不做限定。

可选的，作为一种可能的实施方式，光阑基体1的主体1-2由导 热材料(例如导热硅胶和铜颗粒等组成的混合物、石墨烯、氧化铝导 热橡胶、氮化硼导热橡胶等)制成。可选的，光阑基体1的主体的内 孔的表面设置一层吸光材料1-3(吸光性材料是指光线照射在事物之 上，于照明之外并无透射，也不产生映射和大块的耀斑和反光，而是 在吸收光线后再漫反射出部分光线，从而保持规律性的明暗层次，例 如炭纳米管黑体等)。

申请人注意到，可用光束在照射到加工零件表面时往往都会有一 小部分光反射回来，而反射回来的光在照到防尘镜表面后又会反射回 加工零件上，从而影响光学系统的加工精度。为了克服上述缺陷，可 选的，本发明实施例中的防尘镜的外表面可以设为糙面，当光照射到 防尘镜上的这些面时会发生漫反射。防尘镜朝向光阑基体内孔的糙面 的存在可以减小反射光对可用光束的不利影响。

在上述任一项实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种激光 器，可包括光源电路、激光器基座以及上述任一项实施例中的光阑。

其中，光阑安装在激光器基座上，具体的连接方式可以是可拆卸 连接，也可以是不可拆卸连接，具体此处不做限定。

激光器基座内部延伸设置有容纳光源电路的容纳空间，具体的激 光器基座形状可以根据需求进行合理的设置，此处不做限定。

激光器的光源电路用于在预设激光传播方向产生预设波长的激 光。具体的光源电路的实现方式是成熟的现有技术，此处不做赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普 通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案 进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者 替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。