一种高能激光系统实焦点处理结构及方法与流程

本发明涉及高能激光发射系统领域，具体涉及一种高能激光系统实焦点处理结构及方法。

背景技术：

高能激光武器一般指平均输出功率超过20kw，或每个脉冲的能量超过30kj的激光武器。随着激光器行业高速发展，1050nm～1110nm波段高能激光在成产加工和武器装备方面得到了更广泛的应用，现有高功率激光发射系统均采用反射式和透射式两种光学设计方案，两种方案因无法解决高能激光在系统内部汇聚，带来的系统局部功率密度过高情况，均采用无焦设计，从而导致光学系统光瞳不能进行耦合，系统口径过大，整体装备重量体积无法压缩。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决现有技术的高能激光系统无法处理系统局部功率密度过高的情况，进而导致光学系统光瞳不能进行耦合，系统口径过大，体积无法压缩的缺陷。

根据本发明的第一方面，提供一种高能激光系统实焦点处理结构，包括：石英玻璃结构；以及使高能激光汇聚于所述石英玻璃结构的光学镜组；所述光学镜组的实焦点位于所述石英玻璃结构内部。

优选地，所述高能激光的波段为1050nm至1110nm。

优选地，所述石英玻璃结构和所述光学镜组的表面均镀有高透介质膜，所述高透介质膜用于降低所述石英玻璃结构和所述光学镜组由于表面吸热导致的温升，还用于抑制所述光学结构透射表面的剩余反射。

优选地，所述高透介质膜为1050nm至1110nm波段高透介质膜。

优选地，所述高能激光系统为光瞳耦合结构。

优选地，所述光学镜组为高能激光发射系统中的望远光学结构。

根据本发明的第二方面，提供一种高能激光系统实焦点处理方法，包括：将石英玻璃结构设置于高能激光系统的望远光学结构中，使望远光学结构的实焦点位于所述石英玻璃结构内部。

优选地，所述高能激光系统为光瞳耦合结构。

优选地，所述石英玻璃结构和所述望远光学结构中与石英玻璃结构最靠近的光学元件的表面均镀有高透介质膜，所述高透介质膜用于降低所述石英玻璃结构和所述光学元件由于表面吸热导致的温升，还用于抑制所述光学元件透射表面的剩余反射。

优选地，所述高能激光的波段为1050nm至1110nm，所述高透介质膜为1050nm至1110nm波段高透介质膜。

本发明的有益效果是：

1、采用高纯度石英玻璃结构，当汇聚高能激光时不会产生击穿和电离问题；

2、为激光发射系统的光瞳耦合提供了条件，从而减小了激光扫描口径，达到系统的小型化和轻量化的目的。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施方式一的结构示意图；其中1-石英玻璃结构，2-光学镜组，10-实焦点；

图2为本发明应用于高能激光发射系统中的望远光学结构中的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

<实施方式一>：

本实施方式提供一种高能激光系统实焦点处理结构，如图1所示，包括：

石英玻璃结构1；以及使高能激光汇聚于石英玻璃结构的光学镜组2；光学镜组2的实焦点10位于石英玻璃结构1内部。

石英玻璃结构1和光学镜组2的表面均镀有高透介质膜，高透介质膜用于降低石英玻璃结构和光学镜组由于表面吸热导致的温升，还用于抑制光学结构透射表面的剩余反射。高透介质膜只要能够满足将温升保持在预设范围内，且抑制剩余反射的效果维持在预设范围内即可，可根据实际需要进行选择。在一个实施例中，高能激光的波段为1050nm至1110nm，高透介质膜为1050nm至1110nm波段高透介质膜。

高能激光系统为光瞳耦合结构。光通耦合是指扫描过程中激光光斑在系统出口位置不变。光瞳耦合结构一般通过二次成像原理实现。光学镜组具体可以为高能激光发射系统中的望远光学结构。

<实施例>

本实施例的结构图如图1所示，将高能激光实焦点位置放置高纯度石英玻璃棒，如图1所示，使实焦点汇聚于石英棒中，石英玻璃材料对1050nm～1110nm激光吸收率极低，该波段高功率激光通过石英棒时不会使石英棒产生过高温升，且因为高纯度石英玻璃材料内部杂质较少，不会产生电离和击穿等现象。

实焦点附近透射镜片均采用高纯度石英玻璃；抑制镜片内部的局部温升。

石英棒与实焦点附近透射镜片表面采用超精加工，表面镀1050nm～1110nm高透介质膜，降低镜片表面吸热导致的温升，并且抑制透射表面的剩余反射。

光路设计时尽量加大石英棒与实焦点附近镜片表面的通光面积，降低激光在镜片表面的功率密度，减小镜片损坏风险。

<实施方式二>：

本实施方式提供一种高能激光系统实焦点处理方法，包括：将石英玻璃结构设置于高能激光系统的望远光学结构中，使望远光学结构的实焦点位于石英玻璃结构内部。将石英玻璃结构应用于高能激光望远结构中的一个实施例如图2所示。

其中，高能激光系统为光瞳耦合结构，光通耦合是指扫描过程中激光光斑在系统出口位置不变。光瞳耦合结构一般通过二次成像原理实现。石英玻璃结构和望远光学结构中与石英玻璃结构最靠近的光学元件的表面均镀有高透介质膜，高透介质膜用于降低石英玻璃结构和光学元件由于表面吸热导致的温升，还用于抑制光学元件透射表面的剩余反射。在一个实施例中，高能激光的波段为1050nm至1110nm，所述高透介质膜为1050nm至1110nm波段的高透介质膜。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

技术特征：

1.一种高能激光系统实焦点处理结构，其特征在于，包括：

石英玻璃结构(1)；以及使高能激光汇聚于所述石英玻璃结构(1)的光学镜组(2)；所述光学镜组(2)的实焦点(10)位于所述石英玻璃结构(1)内部。

2.根据权利要求1所述的高能激光系统实焦点处理结构，其特征在于，所述高能激光的波段为1050nm至1110nm。

3.根据权利要求1所述的高能激光系统实焦点处理结构，其特征在于，所述石英玻璃结构(1)和所述光学镜组(2)的表面均镀有高透介质膜，所述高透介质膜用于降低所述石英玻璃结构(1)和所述光学镜组(2)由于表面吸热导致的温升，还用于抑制所述光学镜组(2)透射表面的剩余反射。

4.根据权利要求3所述的高能激光系统实焦点处理结构，其特征在于，所述高透介质膜为1050nm至1110nm波段高透介质膜。

5.根据权利要求1所述的高能激光系统实焦点处理结构，其特征在于，所述高能激光系统为光瞳耦合结构。

6.根据权利要求1所述的高能激光系统实焦点处理结构，其特征在于，所述光学镜组(2)为高能激光发射系统中的望远光学结构。

7.一种高能激光系统实焦点处理方法，其特征在于，包括：

将石英玻璃结构设置于高能激光系统的望远光学结构中，使望远光学结构的实焦点位于所述石英玻璃结构内部。

8.根据权利要求7所述的高能激光系统实焦点处理方法，其特征在于，所述高能激光系统为光瞳耦合结构。

9.根据权利要求7所述的高能激光系统实焦点处理方法，其特征在于，所述石英玻璃结构和所述望远光学结构中与石英玻璃结构最靠近的光学元件的表面均镀有高透介质膜，所述高透介质膜用于降低所述石英玻璃结构和所述光学元件由于表面吸热导致的温升，还用于抑制所述光学元件透射表面的剩余反射。

10.根据权利要求7所述的高能激光系统实焦点处理方法，其特征在于，所述高能激光的波段为1050nm至1110nm，所述高透介质膜为1050nm至1110nm波段高透介质膜。

技术总结
本发明为了解决现有技术的高能激光系统无法处理系统局部功率密度过高的情况，而提出一种高能激光系统实焦点处理结构及方法，本发明的结构包括：石英玻璃结构；以及使高能激光汇聚于所述石英玻璃结构的光学镜组；所述光学镜组的实焦点位于所述石英玻璃结构内部。本发明的方法包括：将石英玻璃结构设置于高能激光系统的望远光学结构中，使望远光学结构的实焦点位于所述石英玻璃结构内部。本发明适用于高能激光系统的小型化设计。

技术研发人员：张健;张全;康为民
受保护的技术使用者：哈尔滨新光光电科技股份有限公司
技术研发日：2019.12.30
技术公布日：2020.05.26