一种光阑以及激光器的制作方法

1.本技术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除透镜外的光学元件。


背景技术：

2.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。
3.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。


技术实现要素：

4.本技术实施例第一方面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。
5.本技术实施例第一方面提供了一种光阑，其包含光阑基体和防尘镜，所述防尘镜有透光且不通的光阑孔，所述防尘镜上除光阑孔之外的其它部位为不透光部位；所述防尘镜被设置为以主光轴的垂直面为水平参考的一斜面；所述防尘镜固定在所述光阑基体的可用光出射端的端面上。
6.由以上方案可知，被倾斜放置的防尘镜会使可用光经防尘镜反射回来后的那部分光射向光阑基体的内孔的表面，从而使其远离可用光束和透镜。
7.可选的，作为一种可能的实施方式，所述斜面与主光轴的垂直面之间的夹角为1度至8度。
8.可选的，作为一种可能的实施方式，所述斜面上有留胶槽。
9.可选的，作为一种可能的实施方式，所述防尘镜在可用光传播方向上的其它部位的表面为糙面。
10.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端面的外边缘被设置有用于对防尘镜进行限位的沿可用光传播方向凸起的凸缘。
11.可选的，作为一种可能的实施方式，所述凸缘的内表面被设计为方便于防尘镜安装的向内倾斜的形状。
12.可选的，作为一种可能的实施方式，所述光阑基体主体为导热材料制成。
13.可选的，作为一种可能的实施方式，所述由导热材料制成的光阑基体主体的内孔表面被设置有一层吸光材料层。
14.可选的，作为一种可能的实施方式，所述光阑基体为吸光材料制成。
15.本技术实施例第二方面提供了一种激光器，可包括光源电路、激光器基座以及如第一方面中任一种可能的实施方式中的光阑；其中，
16.所述光阑安装在所述激光器基座上；
17.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；
18.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。
19.有益效果如下：本技术的技术方案中的防尘镜是倾斜于主光轴设置而非垂直主光轴设置，防尘镜相对于光学系统的主光轴倾斜设置可以使可用光经防尘镜反射回来的那部分光射向光阑基体的内孔表面，从而使其远离可用光束和透镜。这样就可以避免入射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。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。
20.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
21.图1是光阑的防尘镜垂直于光学系统的主光轴设置时，可用光射向防尘镜发生反射、折射等现象的示意图；
22.图2是本技术实施例提供的一种光阑的防尘镜的结构示意图；
23.图3是本技术实施例提供的一种光阑的剖视图；
24.图4是本一种光阑的防尘镜倾斜于光学系统的主光轴设置时，光射向防尘镜发生反射的示意图；
25.图5是本技术实施例提供的光阑基体吸热材料分布示意图；
26.图6是本一种光阑基体的可用光出射端被设置了凸缘的剖视图。
具体实施方式
27.本技术文件中的“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；本技术文件中的其它字、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(因为本技术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)。
28.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。
29.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，可用光300在经过玻璃保护层时会有部分光被反射回来的反射光200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。
30.请参阅图2至图3，本技术实施例中提供的一种光阑，其包含光阑基体1和防尘镜2。其中光阑基体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)。如图2所示，防尘镜2有透光且不通的光阑孔2
‑
1，防尘镜2上除光阑孔2
‑
1之外的其它部位为不透光部位2
‑
2。
31.需要说明的是，本技术实施例中防尘镜2的外观仅仅以圆形为例进行说明，实际应用中还可以是其他形状，例如多边形。光阑孔2
‑
1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。
32.如图4所示，本技术的实施例中的光阑的防尘镜2是倾斜于主光轴100的垂直面设置，防尘镜2相对于光学系统的主光轴不垂直，使可用光300经防尘镜2反射回来的那部分反射光200射向光阑基体1的内孔表面，从而使其远离可用光束300和透镜500。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。由于可用光经防尘镜反射回来的反射光大多射向了光阑基体的内孔表面，可以减弱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。
33.在上述实施例的基础上，如果采用胶水固定防尘镜，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。本技术实施例中光阑基体1的可用光出射端的端面上设有留胶槽1
‑
1。防尘镜2被留胶槽1
‑
1中的粘接剂(例如以uv胶)粘接固定到光阑基体1的可用光出射端的端面上，安装时让防尘镜2的光阑孔2
‑
1的中心线与光阑基体1的主体的中心线重合。本技术中的留胶槽1
‑
1可以避免防尘镜和光阑基体粘合时胶水溢到光阑基体内孔表面。
34.可选的，作为一种可能的实施方式，防尘镜2在可用光传播方向上除光阑孔2
‑
1之外的其它部位的表面为糙面，使得其它部位可以减少反射至透镜的反射光。
35.可选的，作为一种可能的实施方式，本技术实施例中的光阑基体1的主体可用导热材料(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)制作成圆筒状。
36.可选的如图5所示，可通过涂抹或粘合等方式在圆筒状的光阑基体1的主体的内孔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)。
37.可选的，作为一种可能的实施方式，为使得在光源或透镜处聚集的反射光尽可能少，本技术实施例中的斜面与主光轴的垂直面之间的夹角为1度至8度。
38.如图6所示，在光阑基体1的可用光出射端的端面的外边缘设置用于对防尘镜2进行限位的沿可用光传播方向凸起的凸缘1
‑
4。凸缘600的内表面被设计为方便于防尘镜2安
装的向内倾斜的斜面。
39.可选的，作为一种可能的实施方式，防尘镜2可以用一整块与光阑基体1上防尘镜2的安装位置的尺寸相匹配的圆形玻璃制作。首先把这一整块玻璃的光阑孔位置和其它不需要糙面处理的位置用保护膜保护起来，然后把这一整块玻璃放到蚀刻液中把需要形成糙面的面蚀刻出糙面来。最后在蚀刻形成的玻璃糙面上通过涂抹不透光材料或者化学镀的方式形成一层不透光层，至此防尘镜2制作完成。防尘镜2还可以先通过注塑的方式获得中心有一圆形通孔和同时在注塑时就形成所需糙面的防尘镜2基体，然后在基体的中心孔上通过胶水粘合或者镶嵌的方式安装上一块透光的平面白玻璃以制成防尘镜2。
40.光阑基体1可以通过把处于液体状态的导热硅胶和铜颗粒等组成的混合物倒入模具中，然后经冷却凝固后形成光阑基体1。由光阑基体1和防尘镜2组合形成的光阑可以通过螺纹结合的方式与光源座结合形成光刻设备的光学系统。
41.在上述任一光阑实施例的基础上，本技术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光阑实施例中的光阑。其中，
42.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。
43.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。
44.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。
45.以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围。