CN105938973A - 一种新型高精度激光能量/功率衰减器 - Google Patents
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Abstract
一种新型高精度激光能量/功率衰减器，其组成包括激光器、第一偏振分光棱镜、棱镜夹具、第二偏振分光棱镜；所述第一偏振分光棱镜和第二偏振分光棱镜顺次排放在激光器一侧，且第一偏振分光棱镜和第二偏振分光棱镜的轴线与激光器发出的激光位于同一直线上，所述棱镜夹具分别位于第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜上起到固定夹持的作用；所述第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜能够以激光光束传播方向为轴自由旋转。本发明针对传统激光能量/功率衰减器存在的消光比不足、调整工序复杂、杂光不易处理等问题提供了大幅的改良。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型高精度连续可调的激光输出能量/功率衰减器，属于激光领域。
背景技术
随着激光技术的迅速发展，激光在工业、医学、军工、科研等领域发挥的作用愈发不可替代。对于如激光标刻、液晶修复、大规模集成电路激光刻蚀和微加工等等诸多精细加工应用中，对激光的输出能量的控制精度要求越来越高，而绝大多数的激光器，其配套电源的调整精度无法满足使用要求，尤其当所需激光器运行需要的输出能量或功率低于满载能量/功率50%时，通过调节激光电源电流或工作电压来实现往往带来激光能量/功率稳定性的变差，因此激光能量/功率衰减器就成为必不可少的配件。
传统的激光能量/功率衰减器的结构为在两片平行放置的布儒斯特薄膜偏振片之间放入与激光波长对应的二分之一波片，通过旋转改变波片光轴和激光偏振面夹角Ф来控制透射过的激光能量/功率。其设计有较多局限性:首先，此系统的消光效果完全取决于消光比较低的二分之一波片，造成在高能量/功率激光输出下衰减器已设置为无光状态，而实际仍有激光输出，即漏光现象；第二，传统衰减器的偏振片的摆放位置已预先设定，对激光输出的偏振方向提出了要求，虽可通过在入射衰减器前加入二分之一波片的方法来调整偏振方向，但同时也增加了复杂程度和使用成本；第三，传统衰减器在旋转二分之一波片的过程中，由于薄膜偏振片反射角度的问题，为保证杂光不会打在衰减器内壁上激起粉尘，需在杂光的出射方向上远离光路的位置附加杂光吸收装置，增大了衰减器的体积。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明采用基于偏振分光棱镜的简便结构，针对传统激光能量/功率衰减器存在的消光比不足、调整工序复杂、杂光不易处理等问题提供了大幅的改良。
一种新型高精度激光能量/功率衰减器，如图1所示，其组成包括激光器、第一偏振分光棱镜、棱镜夹具、第二偏振分光棱镜；所述第一偏振分光棱镜和第二偏振分光棱镜顺次排放在激光器一侧，且第一偏振分光棱镜和第二偏振分光棱镜的轴线与激光器发出的激光位于同一直线上，所述棱镜夹具分别位于第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜上起到固定夹持的作用；所述第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜能够以激光光束传播方向为轴自由旋转。
所述的一种新型高精度激光能量/功率衰减器，其工作方法为：开启激光器输出激光，将能量计或功率计置于激光输出方向，同步旋转第一偏振分光棱镜和第二偏振分光棱镜，直至能量计或功率计检测到的输出能量或功率与未加衰减器时激光的能量或功率近似相等且记为Emax，固定第一偏振分光棱镜，标记第二偏振分光棱镜位置S1；再通过旋转第二偏振分光棱镜使激光输出能量或功率为0，标记第二偏振分光棱镜位置S2；之后通过在S1与S2之间旋转第二偏振分光棱镜即可使输出的激光的能量或功率从Emax至消光（能量或功率为0）且连续可调。
所述的一种新型高精度激光能量/功率衰减器，如图2所示，在所述第一偏振分光棱镜和第二偏振分光棱镜之间设置磁光隔离器构成磁光隔离系统；所述磁光隔离器与激光器发出的激光同轴；所述磁光隔离器的偏振旋转角度为45°。所述磁光隔离系统其调节方法为：如图1所示调整好所述衰减器后，将第二偏振分光棱镜处于S1的位置，此时激光输出能量或功率为Emax，将磁光隔离器置于第一偏振分光棱镜和第二偏振分光棱镜之间，使其与激光同轴，之后调节第二偏振分光棱镜令激光输出能量再次达到Emax，此时固定第二偏振分光棱镜，构成磁光隔离系统。
针对不同波长的激光器发出的激光，可将第一偏振分光棱镜和第二偏振分光棱镜所镀膜系与之对应。
与传统能量/功率衰减器相比，本发明的有益效果为：
1）由于偏振分光棱镜的消光能力要比波片高一至两个量级，所以本发明可衰减能量动态范围和可调精度要比传统衰减器大的多；
2）本发明仅由两块偏振分光棱镜构成，体积小，结构简便，故障率低；
3）对激光器的初始偏振方向无要求，普适性强；
4）经过衰减器产生的杂光出射方向与激光输出方向垂直，故可直接被棱镜夹具吸收，无需附加杂光吸收装置。
附图说明
图1为本发明的衰减器结构示意图；
图2为本发明的磁光隔离系统结构示意图；
其中：1为激光器，2为第一偏振分光棱镜, 3为第一棱镜夹具、5为第二棱镜夹具、4为第二偏振分光棱镜，6为磁光隔离器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
一种新型高精度激光能量/功率衰减器，如图1所示，其组成包括激光器1、第一偏振分光棱镜2、第一棱镜夹具3、第二棱镜夹具5、第二偏振分光棱镜4； 所述第一偏振分光棱镜2和第二偏振分光棱镜4顺次排放在激光器1一侧，且第一偏振分光棱镜2和第二偏振分光棱镜4的轴线与激光器1发出的激光位于同一直线上，所述第一棱镜夹具3位于第一偏振分光棱镜2上，第二棱镜夹具5位于第二偏振分光棱镜4上，棱镜夹具对偏振分光棱镜起到固定夹持的作用；所述第一偏振分光棱镜2、第二偏振分光棱镜4能够以激光光束传播方向为轴自由旋转。
所述的一种新型高精度激光能量/功率衰减器，其工作方法为：开启激光器输出激光，将能量计或功率计置于激光输出方向，同步旋转第一偏振分光棱镜2和第二偏振分光棱镜4，直至能量计或功率计检测到的输出能量或功率与未加衰减器时激光的能量或功率近似相等且记为Emax，固定第一偏振分光棱镜2，标记第二偏振分光棱镜4位置S1；再通过旋转第二偏振分光棱镜4使激光输出能量或功率为0，标记第二偏振分光棱镜4位置S2；之后通过在S1与S2之间旋转第二偏振分光棱镜4即可使输出的激光的能量或功率从Emax至消光能量或功率为0且连续可调。
所述的一种新型高精度激光能量/功率衰减器，如图2所示，在所述第一偏振分光棱镜2和第二偏振分光棱镜4之间设置磁光隔离器6构成磁光隔离系统；所述磁光隔离器6与激光器1发出的激光同轴；所述磁光隔离器6的偏转角度为45°。其调节方法为：如图1所示调整好所述衰减器后，将第二偏振分光棱镜4处于S1的位置，此时激光输出能量或功率为Emax，将磁光隔离器6置于第一偏振分光棱镜2和第二偏振分光棱镜4之间，使其与激光同轴，之后调节第二偏振分光棱镜4令激光输出能量再次达到Emax，此时固定第二偏振分光棱镜4，构成磁光隔离系统。与传统磁光隔离系统相比，同样由于此系统内无二分之一波片，故其隔离能力要高出1到2个量级。
针对激光器发出的不同的激光波长，将第一偏振分光棱镜2和第二偏振分光棱镜4所镀膜系与之对应。
如需增加衰减器的使用便捷性及调整精度，可将夹具与步进电机相连，通过软件编程即可实现精确数值标记的能量/功率输出。
Claims (5)
1.一种新型高精度激光能量/功率衰减器，其特征在于，其组成包括激光器（1）、第一偏振分光棱镜（2）、第一棱镜夹具（3）、第二偏振分光棱镜（4）、第二棱镜夹具（5）； 所述第一偏振分光棱镜（2）和第二偏振分光棱镜（4）顺次排放在激光器（1）一侧，且第一偏振分光棱镜（2）和第二偏振分光棱镜（4）的轴线与激光器（1）发出的激光位于同一直线上，所述第一棱镜夹具（3）位于第一偏振分光棱镜（2）上，第二棱镜夹具（5）位于第二偏振分光棱镜（4）上起到固定夹持的作用；所述第一偏振分光棱镜（2）、第二偏振分光棱镜（4）能够以激光光束传播方向为轴自由旋转。
2.根据权利要求1所述的一种新型高精度激光能量/功率衰减器，其特征在于，在所述第一偏振分光棱镜（2）和第二偏振分光棱镜（4）之间设置法拉第磁光隔离器（6）构成磁光隔离系统；所述磁光隔离器（6）与激光器（1）发出的激光同轴；所述磁光隔离器（6）的偏振旋光角度为45°。
3.根据权利要求1所述的一种新型高精度激光能量/功率衰减器，其特征在于，其工作方法为：开启激光器输出激光，将能量计或功率计置于激光输出方向，同步旋转第一偏振分光棱镜（2）和第二偏振分光棱镜（4），直至能量计或功率计检测到的输出能量或功率与未加衰减器时激光的能量或功率近似相等且记为Emax，固定第一偏振分光棱镜（2），标记第二偏振分光棱镜（4）位置S1；再通过旋转第二偏振分光棱镜（4）使激光输出能量或功率为0，标记第二偏振分光棱镜（4）位置S2；之后通过在S1与S2之间旋转第二偏振分光棱镜（4）即可使输出的激光的能量或功率从Emax至0且连续可调。
4.根据权利要求3所述的一种新型高精度激光能量/功率衰减器，其特征在于，调整好所述衰减器后，将第二偏振分光棱镜（4）处于S1的位置，此时激光输出能量或功率为Emax，将磁光隔离器（6）置于第一偏振分光棱镜（2）和第二偏振分光棱镜（4）之间，使其与激光同轴，之后旋转第二偏振分光棱镜（4）令激光输出能量再次达到Emax，此时固定第二偏振分光棱镜（4），构成磁光隔离系统。
5.一种新型高精度激光能量/功率衰减器，其特征在于，针对不同波长的激光器，将第一偏振分光棱镜（2）和第二偏振分光棱镜（4）所镀膜系与之对应。
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