一種新型高精度激光能量/功率衰減器的制造方法
【專利摘要】一種新型高精度激光能量/功率衰減器，其組成包括激光器、第一偏振分光棱鏡、棱鏡夾具、第二偏振分光棱鏡；所述第一偏振分光棱鏡和第二偏振分光棱鏡順次排放在激光器一側(cè)，且第一偏振分光棱鏡和第二偏振分光棱鏡的軸線與激光器發(fā)出的激光位于同一直線上，所述棱鏡夾具分別位于第一偏振分光棱鏡、第二偏振分光棱鏡上起到固定夾持的作用；所述第一偏振分光棱鏡、第二偏振分光棱鏡能夠以激光光束傳播方向?yàn)檩S自由旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)激光能量/功率衰減器存在的消光比不足、調(diào)整工序復(fù)雜、雜光不易處理等問題提供了大幅的改良。
【專利說明】
一種新型高精度激光能量/功率衰減器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種新型高精度連續(xù)可調(diào)的激光輸出能量/功率衰減器，屬于激光領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著激光技術(shù)的迅速發(fā)展，激光在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍工、科研等領(lǐng)域發(fā)揮的作用愈發(fā)不可替代。對(duì)于如激光標(biāo)刻、液晶修復(fù)、大規(guī)模集成電路激光刻蝕和微加工等等諸多精細(xì)加工應(yīng)用中，對(duì)激光的輸出能量的控制精度要求越來越高，而絕大多數(shù)的激光器，其配套電源的調(diào)整精度無法滿足使用要求，尤其當(dāng)所需激光器運(yùn)行需要的輸出能量或功率低于滿載能量/功率50%時(shí)，通過調(diào)節(jié)激光電源電流或工作電壓來實(shí)現(xiàn)往往帶來激光能量/功率穩(wěn)定性的變差，因此激光能量/功率衰減器就成為必不可少的配件。
[0003]傳統(tǒng)的激光能量/功率衰減器的結(jié)構(gòu)為在兩片平行放置的布儒斯特薄膜偏振片之間放入與激光波長對(duì)應(yīng)的二分之一波片，通過旋轉(zhuǎn)改變波片光軸和激光偏振面夾角Φ來控制透射過的激光能量/功率。其設(shè)計(jì)有較多局限性:首先，此系統(tǒng)的消光效果完全取決于消光比較低的二分之一波片，造成在高能量/功率激光輸出下衰減器已設(shè)置為無光狀態(tài)，而實(shí)際仍有激光輸出，即漏光現(xiàn)象;第二，傳統(tǒng)衰減器的偏振片的擺放位置已預(yù)先設(shè)定，對(duì)激光輸出的偏振方向提出了要求，雖可通過在入射衰減器前加入二分之一波片的方法來調(diào)整偏振方向，但同時(shí)也增加了復(fù)雜程度和使用成本;第三，傳統(tǒng)衰減器在旋轉(zhuǎn)二分之一波片的過程中，由于薄膜偏振片反射角度的問題，為保證雜光不會(huì)打在衰減器內(nèi)壁上激起粉塵，需在雜光的出射方向上遠(yuǎn)離光路的位置附加雜光吸收裝置，增大了衰減器的體積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明采用基于偏振分光棱鏡的簡便結(jié)構(gòu)，針對(duì)傳統(tǒng)激光能量/功率衰減器存在的消光比不足、調(diào)整工序復(fù)雜、雜光不易處理等問題提供了大幅的改良。
[0005]—種新型高精度激光能量/功率衰減器，如圖1所示，其組成包括激光器、第一偏振分光棱鏡、棱鏡夾具、第二偏振分光棱鏡;所述第一偏振分光棱鏡和第二偏振分光棱鏡順次排放在激光器一側(cè)，且第一偏振分光棱鏡和第二偏振分光棱鏡的軸線與激光器發(fā)出的激光位于同一直線上，所述棱鏡夾具分別位于第一偏振分光棱鏡、第二偏振分光棱鏡上起到固定夾持的作用;所述第一偏振分光棱鏡、第二偏振分光棱鏡能夠以激光光束傳播方向?yàn)檩S自由旋轉(zhuǎn)。
[0006]所述的一種新型高精度激光能量/功率衰減器，其工作方法為:開啟激光器輸出激光，將能量計(jì)或功率計(jì)置于激光輸出方向，同步旋轉(zhuǎn)第一偏振分光棱鏡和第二偏振分光棱鏡，直至能量計(jì)或功率計(jì)檢測到的輸出能量或功率與未加衰減器時(shí)激光的能量或功率近似相等且記為Emax，固定第一偏振分光棱鏡，標(biāo)記第二偏振分光棱鏡位置SI ；再通過旋轉(zhuǎn)第二偏振分光棱鏡使激光輸出能量或功率為O，標(biāo)記第二偏振分光棱鏡位置S2;之后通過在SI與S2之間旋轉(zhuǎn)第二偏振分光棱鏡即可使輸出的激光的能量或功率從Emax至消光(能量或功率為O)且連續(xù)可調(diào)。
[0007]所述的一種新型高精度激光能量/功率衰減器，如圖2所示，在所述第一偏振分光棱鏡和第二偏振分光棱鏡之間設(shè)置磁光隔離器構(gòu)成磁光隔離系統(tǒng);所述磁光隔離器與激光器發(fā)出的激光同軸;所述磁光隔離器的偏振旋轉(zhuǎn)角度為45°。所述磁光隔離系統(tǒng)其調(diào)節(jié)方法為:如圖1所示調(diào)整好所述衰減器后，將第二偏振分光棱鏡處于SI的位置，此時(shí)激光輸出能量或功率為Emax，將磁光隔離器置于第一偏振分光棱鏡和第二偏振分光棱鏡之間，使其與激光同軸，之后調(diào)節(jié)第二偏振分光棱鏡令激光輸出能量再次達(dá)到Emax，此時(shí)固定第二偏振分光棱鏡，構(gòu)成磁光隔離系統(tǒng)。
[0008]針對(duì)不同波長的激光器發(fā)出的激光，可將第一偏振分光棱鏡和第二偏振分光棱鏡所鍍膜系與之對(duì)應(yīng)。
[0009]與傳統(tǒng)能量/功率衰減器相比，本發(fā)明的有益效果為:
I)由于偏振分光棱鏡的消光能力要比波片高一至兩個(gè)量級(jí)，所以本發(fā)明可衰減能量動(dòng)態(tài)范圍和可調(diào)精度要比傳統(tǒng)衰減器大的多；
2 )本發(fā)明僅由兩塊偏振分光棱鏡構(gòu)成，體積小，結(jié)構(gòu)簡便，故障率低；
3)對(duì)激光器的初始偏振方向無要求，普適性強(qiáng)；
4)經(jīng)過衰減器產(chǎn)生的雜光出射方向與激光輸出方向垂直，故可直接被棱鏡夾具吸收，無需附加雜光吸收裝置。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的衰減器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的磁光隔離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
其中:I為激光器，2為第一偏振分光棱鏡，3為第一棱鏡夾具、5為第二棱鏡夾具、4為第二偏振分光棱鏡，6為磁光隔離器。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
一種新型高精度激光能量/功率衰減器，如圖1所示，其組成包括激光器1、第一偏振分光棱鏡2、第一棱鏡夾具3、第二棱鏡夾具5、第二偏振分光棱鏡4;所述第一偏振分光棱鏡2和第二偏振分光棱鏡4順次排放在激光器I 一側(cè)，且第一偏振分光棱鏡2和第二偏振分光棱鏡4的軸線與激光器I發(fā)出的激光位于同一直線上，所述第一棱鏡夾具3位于第一偏振分光棱鏡2上，第二棱鏡夾具5位于第二偏振分光棱鏡4上，棱鏡夾具對(duì)偏振分光棱鏡起到固定夾持的作用;所述第一偏振分光棱鏡2、第二偏振分光棱鏡4能夠以激光光束傳播方向?yàn)檩S自由fe轉(zhuǎn)。
[0012]所述的一種新型高精度激光能量/功率衰減器，其工作方法為:開啟激光器輸出激光，將能量計(jì)或功率計(jì)置于激光輸出方向，同步旋轉(zhuǎn)第一偏振分光棱鏡2和第二偏振分光棱鏡4，直至能量計(jì)或功率計(jì)檢測到的輸出能量或功率與未加衰減器時(shí)激光的能量或功率近似相等且記為Emax，固定第一偏振分光棱鏡2，標(biāo)記第二偏振分光棱鏡4位置SI;再通過旋轉(zhuǎn)第二偏振分光棱鏡4使激光輸出能量或功率為O，標(biāo)記第二偏振分光棱鏡4位置S2 ；之后通過在SI與S2之間旋轉(zhuǎn)第二偏振分光棱鏡4即可使輸出的激光的能量或功率從Emax至消光能量或功率為O且連續(xù)可調(diào)。
[0013]所述的一種新型高精度激光能量/功率衰減器，如圖2所示，在所述第一偏振分光棱鏡2和第二偏振分光棱鏡4之間設(shè)置磁光隔離器6構(gòu)成磁光隔離系統(tǒng);所述磁光隔離器6與激光器I發(fā)出的激光同軸;所述磁光隔離器6的偏轉(zhuǎn)角度為45°。其調(diào)節(jié)方法為:如圖1所示調(diào)整好所述衰減器后，將第二偏振分光棱鏡4處于SI的位置，此時(shí)激光輸出能量或功率為Emax，將磁光隔離器6置于第一偏振分光棱鏡2和第二偏振分光棱鏡4之間，使其與激光同軸，之后調(diào)節(jié)第二偏振分光棱鏡4令激光輸出能量再次達(dá)到Emax，此時(shí)固定第二偏振分光棱鏡4，構(gòu)成磁光隔離系統(tǒng)。與傳統(tǒng)磁光隔離系統(tǒng)相比，同樣由于此系統(tǒng)內(nèi)無二分之一波片，故其隔離能力要高出I到2個(gè)量級(jí)。
[0014]針對(duì)激光器發(fā)出的不同的激光波長，將第一偏振分光棱鏡2和第二偏振分光棱鏡4所鍍膜系與之對(duì)應(yīng)。
[0015]如需增加衰減器的使用便捷性及調(diào)整精度，可將夾具與步進(jìn)電機(jī)相連，通過軟件編程即可實(shí)現(xiàn)精確數(shù)值標(biāo)記的能量/功率輸出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型高精度激光能量/功率衰減器，其特征在于，其組成包括激光器(I)、第一偏振分光棱鏡(2)、第一棱鏡夾具(3)、第二偏振分光棱鏡(4)、第二棱鏡夾具(5)；所述第一偏振分光棱鏡(2)和第二偏振分光棱鏡(4)順次排放在激光器(I)一側(cè)，且第一偏振分光棱鏡(2)和第二偏振分光棱鏡(4)的軸線與激光器(I)發(fā)出的激光位于同一直線上，所述第一棱鏡夾具(3)位于第一偏振分光棱鏡(2)上，第二棱鏡夾具(5)位于第二偏振分光棱鏡(4)上起到固定夾持的作用;所述第一偏振分光棱鏡(2)、第二偏振分光棱鏡(4)能夠以激光光束傳播方向?yàn)檩S自由旋轉(zhuǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高精度激光能量/功率衰減器，其特征在于，在所述第一偏振分光棱鏡(2 )和第二偏振分光棱鏡(4)之間設(shè)置法拉第磁光隔離器(6 )構(gòu)成磁光隔離系統(tǒng);所述磁光隔離器(6)與激光器(I)發(fā)出的激光同軸;所述磁光隔離器(6)的偏振旋光角度為45°。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高精度激光能量/功率衰減器，其特征在于，其工作方法為:開啟激光器輸出激光，將能量計(jì)或功率計(jì)置于激光輸出方向，同步旋轉(zhuǎn)第一偏振分光棱鏡(2)和第二偏振分光棱鏡(4)，直至能量計(jì)或功率計(jì)檢測到的輸出能量或功率與未加衰減器時(shí)激光的能量或功率近似相等且記為Emax，固定第一偏振分光棱鏡(2)，標(biāo)記第二偏振分光棱鏡(4)位置SI;再通過旋轉(zhuǎn)第二偏振分光棱鏡(4)使激光輸出能量或功率為O，標(biāo)記第二偏振分光棱鏡(4)位置S2;之后通過在SI與S2之間旋轉(zhuǎn)第二偏振分光棱鏡(4)即可使輸出的激光的能量或功率從Emax至O且連續(xù)可調(diào)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型高精度激光能量/功率衰減器，其特征在于，調(diào)整好所述衰減器后，將第二偏振分光棱鏡(4)處于SI的位置，此時(shí)激光輸出能量或功率為Emax，將磁光隔離器(6)置于第一偏振分光棱鏡(2)和第二偏振分光棱鏡(4)之間，使其與激光同軸，之后旋轉(zhuǎn)第二偏振分光棱鏡(4)令激光輸出能量再次達(dá)到Emax，此時(shí)固定第二偏振分光棱鏡(4)，構(gòu)成磁光隔尚系統(tǒng)。5.一種新型高精度激光能量/功率衰減器，其特征在于，針對(duì)不同波長的激光器，將第一偏振分光棱鏡(2 )和第二偏振分光棱鏡(4 )所鍍膜系與之對(duì)應(yīng)。
【文檔編號(hào)】H01S3/10GK105938973SQ201610444253
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】岱欽, 姚俊, 崔建豐, 盧春良
【申請(qǐng)人】沈陽理工大學(xué)