本发明涉及光学检测技术领域，特别是涉及一种大口径高功率激光杂散光吸收装置。
背景技术：
随着大型高功率激光器的发展，该激光器的功能器件，例如终端光学元件需传输千焦耳到万焦耳的激光能量，组件中各光学元件面的反射，即杂散光达到百焦耳到千焦耳，如果该激光能量未被有效防护或吸收，组件中各光学元件面的反射，即杂散光达到百焦耳到千焦耳，必然会对器件中光学元件产生直接和间接损伤。
目前，国内对高功率激光器件未采取防护吸收措施，引起损伤元件就是简单的更换返修，导致元件损伤、而且成本高；而在国外，如美国国家点火装置，主要采用不锈钢板+吸收玻璃的光吸收阱方式有效防护吸收1级和2级杂散光，要求光学元件加工精度高、位置确定准确，同时对3级和4级杂散光未能有效防护吸收，也存在光学元件损伤风险。因此，需要研制大口径高功率激光杂散光防护方法，实现激光器件存在的大量杂散光的有效防护，并且工程实施方法简单、便捷。
而且，在高功率激光的传输过程中，即使是光学元件表面微弱的剩余反射，在汇聚后也会产生较大的能量密度，如果这些汇聚光束作用在光学元件表面甚至是附近都有可能超过光学元件的损伤预制从而造成损伤光学元件。另外，即使是作用在金属或非金属等其它材料上，也会使材料汽化产生气溶胶，进而污染终端光学组件环境，降低光学元件的损伤预制。此外，由于终端光学组件内部空间有限，而杂散光投影到终端光学组件内壁的口径很大，无法实现采用整块吸收玻璃进行吸收。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种杂散光吸收装置，以提高杂散光吸收装置的散热效果。
基于上述目的，本发明提供的杂散光吸收装置包括前挡板、顶板、侧板、背板和底板，所述前挡板与背板相对设置，所述侧板连接于前挡板与背板之间，所述前挡板、侧板和背板的顶部通过顶板盖合，所述前挡板、侧板和背板的底部通过底板盖合；所述前挡板上开设有入射孔，所述入射孔用于使光入射到所述杂散光吸收装置内，所述背板用于将光反射和/或散射至底板和/或侧板上，所述侧板上设置有侧板冷却水层，所述背板上设置有背板冷却水层，所述底板上设置有底板冷却水层，所述背板的内壁上设置有陶瓷片。
在本发明的一些实施例中，所述陶瓷片与背板冷却水层之间设置有导热硅脂层。
在本发明的一些实施例中，所述底板的顶部设置有凸起，所述凸起位于底板冷却水层的上方。
在本发明的一些实施例中，所述凸起呈锯齿状。
在本发明的一些实施例中，所述侧板冷却水层和背板冷却水层串联。
在本发明的一些实施例中，所述底板冷却水层由单独的冷却水路供水。
在本发明的一些实施例中，所述入射孔的孔径一般为入射光斑口径的1.2-2倍。
在本发明的一些实施例中，所述入射孔朝向入射光射出的相反方向突出。
在本发明的一些实施例中，所述侧板冷却水层、背板冷却水层、底板冷却水层分别位于侧板的内壁上、背板的内壁上、底板的内壁上。
在本发明的一些实施例中，所述杂散光吸收装置的全部部件均采用氧化发黑的表面处理方式。
从上面的所述可以看出，本发明提供的杂散光吸收装置通过引入水冷系统，在保证收集装置吸收能力的同时，通过水冷系统简化了吸收装置的内部结构，保证了杂散光吸收装置的稳定运行。而且，本发明用水冷结构对杂散光收集装置进行散热，确保了该装置的散热能力；吸收装置的三个侧板及底板都通水进行冷却；三个侧板的冷却水成串联形式；侧板连接处采用柔性材料橡胶圈密封，确保其密闭性；吸收装置的背板采用陶瓷片对激光进行吸收和折转，避免产生粉尘，造成污染；陶瓷片通过螺钉结构固紧在背板上；陶瓷片与背板之间采用导热硅脂粘结，提高散热效果。底板的吸收层采用锯齿形结构设计，将大部分能量反射到底板上用于吸收。可用于J级激光能量吸收。
附图说明
图1为本发明实施例的杂散光吸收装置的结构示意图。
其中：1-前挡板，11-入射孔，2-顶板，3-背板，31-背板冷却水层，32-导热硅脂层，4-底板，41-底板冷却水层，42-凸起，5-侧板，51-侧板冷却水层，6-陶瓷片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
本发明提供的杂散光吸收装置包括前挡板、顶板、侧板、背板和底板，所述前挡板与背板相对设置，所述侧板连接于前挡板与背板之间，所述前挡板、侧板和背板的顶部通过顶板盖合，所述前挡板、侧板和背板的底部通过底板盖合；所述前挡板上开设有入射孔，所述入射孔用于使光入射到所述杂散光吸收装置内，所述背板用于将光反射和/或散射至底板和/或侧板上，所述侧板上设置有侧板冷却水层，所述背板上设置有背板冷却水层，所述底板上设置有底板冷却水层，所述背板的内壁上设置有陶瓷片。
参见图1，其为本发明实施例的杂散光吸收装置的结构示意图。作为本发明的一个实施例，所述光吸收装置包括前挡板1、顶板2、侧板5、背板3和底板4，所述前挡板1与背板3相对设置，所述侧板5连接于前挡板1与背板3之间，所述前挡板1、侧板5和背板3的顶部通过顶板2盖合，所述前挡板1、侧板5和背板3的底部通过底板4盖合。进一步地，所述前挡板1上开设有入射孔11，所述入射孔11用于使光入射到所述杂散光吸收装置内，所述背板3用于将光反射和/或散射至所述底板4和/或侧板5上，所述侧板5上设置有侧板冷却水层51，所述背板3上设置有背板冷却水层31，所述底板4上设置有底板冷却水层41，而且所述背板3的内壁上还设置有陶瓷片6。陶瓷片6在吸收高功率激光的同时，还具有不易产生粉尘的特点，避免对光路及洁净环境的污染。激光入射到此吸收装置后，直接被背板3上的陶瓷片6接收，激光的一部分能量被陶瓷片6吸收，另外一部分被陶瓷片6以反射和/或散射的形式传播到底板4和/或侧板5上进行吸收，杂散光在所述吸收装置内的主要传播路径如图1中黑色箭头光路所示。可选地，所述陶瓷片6可以通过螺钉固定在背板3上，以保证其固定效果。
优选地，为了避免杂散光在被所述吸收装置吸收时回光，所述入射孔11的孔径一般为入射光斑口径的1-3倍。优选地，所述入射孔11的孔径一般为入射光斑口径的1.2-2倍。所述入射孔11的孔径一般为入射光斑口径的1.5倍。需要说的是，所述入射孔11的孔径应当小于吸收装置内的最大孔径。优选地，所述入射孔11朝向入射光射出的相反方向突出，即前挡板1在开设入射孔11的位置处朝向入射光射出的相反方向突出，以增加回光的反射次数，尽量减小回光对光路系统造成的影响。
可选地，所述侧板冷却水层51、背板冷却水层31和底板冷却水层41以串联方式连接，由同一个冷却水路供水，以节省水资源和降低能耗。可选地，所述侧板冷却水层51、背板冷却水层31和底板冷却水层41可以分别以单独的冷却水路供水，以提高冷却效果。在本发明的另一个实施例中，所述侧板冷却水层51和背板冷却水层31串联。在本发明的又一个实施例中，因为陶瓷片6的反射功率较散射功率较大，为了确保底板4的吸收能力，所述底板冷却水层41由单独的冷却水路供水。
优选地，背板3、底板4以及侧板5上的冷却水层，可以采用循环冷却水的方式，通过热对流来降低吸收板的温度，使整个吸收装置可以在高吸收功率下持续工作。
可选地，所述侧板冷却水层51最好位于侧板5的内壁上，以使该侧板冷却水层51尽可能地靠近吸收装置的内部，从而提供冷却效果。同样地，所述背板冷却水层31最好位于背板3的内壁上，所述底板冷却水层41最好位于底板4的内壁上，从而提供冷却效果。
较佳地，整个吸收装置的各个部分之间通过螺钉孔位实现连接，以提高安装牢固性和稳定性。优选地，各连接处设有冷却水路的位置采用柔性材料橡胶圈密封，确保其密闭性。
在本发明的又一个实施例中，所述陶瓷片631与背板冷却水层31之间设置有导热硅脂层32。在陶瓷片6和背板冷却水层31之间设置导热硅脂层32，可以提高陶瓷片6的导热效率，加快冷却效果。
在本发明的另一个实施例中，所述底板4的顶部设置有多个凸起42，所述凸起42位于底板冷却水层41的上方。需要说明的是，所述底板4的顶部是指底板4的内壁，即直接朝向顶板的面。被陶瓷片6反射到底板4上的功率被凸起42直接吸收，或在凸起42之间经过反射、散射传输后被逐渐吸收。
在本发明的又一个实施例中，所述凸起42呈锯齿状。被陶瓷片6反射到底板4上的功率被锯齿状的凸起42直接吸收，或在锯齿状的凸起42之间经过反射、散射传输后被逐渐吸收。因此，本发明中的杂散光吸收装置可用于J量级的激光能量吸收。
可选地，本发明提供的杂散光吸收装置的全部部件均可以采用氧化发黑的表面处理方式。
由此可见，本发明提供的杂散光吸收装置通过引入水冷系统，在保证收集装置吸收能力的同时，通过水冷系统简化了吸收装置的内部结构，保证了杂散光吸收装置的稳定运行。而且，本发明用水冷结构对杂散光收集装置进行散热，确保了该装置的散热能力；吸收装置的三个侧板及底板都通水进行冷却；三个侧板的冷却水成串联形式；侧板连接处采用柔性材料橡胶圈密封，确保其密闭性；吸收装置的背板采用陶瓷片对激光进行吸收和折转，避免产生粉尘，造成污染；陶瓷片通过螺钉结构固紧在背板上；陶瓷片与背板之间采用导热硅脂粘结，提高散热效果。底板的吸收层采用锯齿形结构设计，将大部分能量反射到底板上用于吸收。可用于J级激光能量吸收。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。