【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有猫眼结构光学元件，特别是一种具有猫眼结构的集成式微透镜阵列光学元件，还涉及其作为激光腔镜的应用。
技术介绍
1、激光器的抗干扰性是激光
的重大问题，其中提高谐振腔的稳定性是至关重要的。为了提高激光谐振腔的稳定性，采用具有猫眼结构的反射镜取代平面镜作为激光腔镜能够产生良好的效果。
2、然而，具有猫眼结构的反射镜通常由聚焦透镜和平面镜构成(如图1所示)，两者的距离必须严格满足平面镜处于聚焦透镜的焦点上。由于聚焦透镜和平面镜是分立的两个元件，不可避免地会受到机械振动、材料热胀冷缩的影响，其抗干扰性较差，进而影响激光器的稳定性。另一方面，当应用于外腔半导体激光器时，这个具有猫眼结构的反射镜后面需要设置一准直透镜，当准直光束聚焦于平面镜上被反射时，对于大功率激光器而言，功率过大容易损坏平面镜的膜层，损伤阈值较低，因此其设计功率受到限制，通常不超过1w，这种功率限制进而制约了猫眼光学元件在大功率激光器中的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有的具有猫眼结构的反射镜的技术缺陷，提供一种抗干扰能力强的集成式微透镜阵列光学元件，同时通过微阵列的设计提高该元件的损伤阈值，以期应用于激光器中，实现大功率、高稳定度的激光器。
2、本专利技术的思路是利用微凸透镜阵列取代单一的凸透镜以获得更小的焦距，由于焦距足够小，因此可以将超低膨胀率玻璃设置在微凸透镜阵列和平面反光镜之间，通过胶合方式将它们固定为一体，提高其机械稳定性，进而提高激光器的抗干扰
3、基于此，本专利技术提供一种具有猫眼结构的集成式微透镜阵列光学元件，所述光学元件包括微凸透镜阵列和平面反射镜，所述微凸透镜阵列的一面为微凸透镜表面，另一面为平面，在所述微凸透镜阵列的平面与平面反射镜之间设置超低膨胀率玻璃板，使微凸透镜阵列、超低膨胀率玻璃板和平面反射镜严密贴合在一起，超低膨胀率玻璃板的厚度是所述微凸透镜的焦距。
4、在本专利技术中，为了便于描述，微凸透镜阵列的微凸透镜表面也称为微凸透镜阵列的前表面，与之相对的另一面称为其后表面。微凸透镜阵列的前表面及后表面和超低膨胀率玻璃板两侧面均镀增透膜。增透膜可减少或消除透镜表面的反射光，从而增加其透光量，因此本领域技术人员可根据产品设计要求选择适当的增透膜。
5、所述平面反射镜镀高反膜，高反膜用于提高平面反射镜表面的反光性能。通常，该高反膜位于平面反射镜朝向凸透镜的一面，在本专利技术中，为了便于描述，将此面称为平面反射镜的前表面，与之相对的另一面称为后表面。
6、镀膜有利于提高光学镜片的光学性能。本领域技术人员能够根据激光器设计的性能要求，选择适当的镀膜设计。
7、在本专利技术中，微凸透镜阵列中单个微凸透镜的尺寸通常是较小的，受限于当前设备制造精度，可将阵列中的每一个微凸透镜加工成1mm×1mm的矩形。通过改进制造工艺可以进一步缩小阵列中单个透镜的尺寸，因此，无需限制单个微凸透镜的尺寸。本领域技术人员也可根据单个微凸透镜的尺寸和集成式阵列的尺寸，选择阵列中的微凸透镜数量。在本专利技术中，微凸透镜阵列可采用微纳光学制造工艺或模具压印技术制成，本领域技术人员也可采用其他制备方法、设备或材料实现微凸透镜阵列。
8、根据一种优选的实施方式，超低膨胀率玻璃板例如采用美国康宁公司销售的超低膨胀玻璃(ule)制备成玻璃板，其平均线性热膨胀系数(5～35℃)可实现0±30×10-9/k，具有良好的可加工性，能满足本专利技术的技术方案。
9、在本专利技术中，通常可采用胶合等常规方式将微凸透镜阵列、超低膨胀率玻璃板和平面反射镜紧密贴合成一体，例如在它们的边缘采用点胶的方式进行粘接固定。
10、作为一种优选的实施方式，还可以在平面反射镜的前表面镀部分反射膜，后表面镀增透膜，使其具备透射功能。
11、作为一种改进的技术方案，所述集成式微透镜阵列光学元件还包括设置在平面反射镜后平面的第二超低膨胀率玻璃板和第二微凸透镜阵列，使平面反射镜的后平面、第二超低膨胀率玻璃板与第二微凸透镜阵列的平面严密贴合在一起，平面反射镜和第二超低膨胀率玻璃板的厚度之和等于第二微凸透镜的焦距，且微凸透镜阵列中的每一个凸透镜与第二微凸透镜阵列中的凸透镜的位置一一对应。此时，所述反射镜的前表面镀部分反射膜，其后表面镀增透膜。
12、通过上述技术方案，本专利技术实现了一种将微凸透镜阵列与平面反射镜集成为一体的具有猫眼结构的微透镜阵列光学元件，具有更好的机械稳定性和抗干扰性，且具备高损伤阈值。因此，本专利技术的具有猫眼结构的集成式微透镜阵列光学元件可应用于大功率激光器中作为激光腔镜。
13、进一步地，本专利技术还提供含有上述集成式微透镜阵列光学元件的激光器。
14、与现有技术相比，本专利技术的具有猫眼结构的集成式微透镜阵列光学元件通过将微透镜阵列、超低膨胀率玻璃板和平面反射镜集成于一体，实现光束在平面镜上呈现均匀分布的阵列式聚焦光斑，避免单一聚焦光斑对平面镜上膜层的损坏，提高元件损伤阈值。同时，利用微透镜焦距小的优势，可以实现与平面镜的近距离结合，实现薄片型“猫眼”结构光学元件，显著提高其机械稳定性，从而提高激光器的抗干扰性。
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1.具有猫眼结构的集成式微透镜阵列光学元件，其特征在于所述光学元件包括微凸透镜阵列和平面反射镜，所述微凸透镜阵列的一面为微凸透镜表面，另一面为平面，在所述微凸透镜阵列的平面与平面反射镜之间设置超低膨胀率玻璃板，使微凸透镜阵列、超低膨胀率玻璃板和平面反射镜严密贴合在一起，超低膨胀率玻璃板的厚度是所述微凸透镜的焦距。
2.根据权利要求1所示的集成式微透镜阵列光学元件，其特征在于所述微凸透镜阵列的微凸透镜表面及平面和超低膨胀率玻璃板两侧面均镀增透膜。
3.根据权利要求1所示的集成式微透镜阵列光学元件，其特征在于所述平面反射镜镀高反膜。
4.根据权利要求1所示的集成式微透镜阵列光学元件，其特征在于所述集成式微透镜阵列光学元件还包括设置在平面反射镜后平面的第二超低膨胀率玻璃板和第二微凸透镜阵列，平面反射镜和第二超低膨胀率玻璃板的厚度之和等于第二微凸透镜的焦距，且微凸透镜阵列中的每一个凸透镜与第二微凸透镜阵列中的凸透镜的位置一一对应。
5.根据权利要求4所示的集成式微透镜阵列光学元件，其特征在于所述反射镜的前表面镀部分反射膜，其后表面镀增透膜。
6.权利要求1-5中任一项权利要求所述的集成式微透镜阵列光学元件在激光器中作为激光腔镜的应用。
7.含有根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的集成式微透镜阵列光学元件的激光器。
...【技术特征摘要】
1.具有猫眼结构的集成式微透镜阵列光学元件，其特征在于所述光学元件包括微凸透镜阵列和平面反射镜，所述微凸透镜阵列的一面为微凸透镜表面，另一面为平面，在所述微凸透镜阵列的平面与平面反射镜之间设置超低膨胀率玻璃板，使微凸透镜阵列、超低膨胀率玻璃板和平面反射镜严密贴合在一起，超低膨胀率玻璃板的厚度是所述微凸透镜的焦距。
2.根据权利要求1所示的集成式微透镜阵列光学元件，其特征在于所述微凸透镜阵列的微凸透镜表面及平面和超低膨胀率玻璃板两侧面均镀增透膜。
3.根据权利要求1所示的集成式微透镜阵列光学元件，其特征在于所述平面反射镜镀高反膜。
4.根据权利要求1所示的集成...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈景标，常鹏媛，葛哲屹，黄洁琼，
申请(专利权)人：北京大学邯郸创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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