一種高功率激光衰減器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及激光應(yīng)用技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種高功率激光衰減器。
【背景技術(shù)】
[0002]激光功率衰減是控制激光功率的常用手段，傳統(tǒng)激光功率衰減通常采用以下三種方式進行:1、采用中性密度衰減片衰減;2、采用鍍膜光學(xué)鏡片衰減;3、采用偏振方式衰減。
[0003]其中，中性密度衰減片又稱中灰密度鏡，一般由玻璃材質(zhì)摻雜吸收材料構(gòu)成，其衰減作用具有非選擇型，對于不同波長、偏振的激光衰減能力一致，因此具有廣泛的應(yīng)用范圍。但是由于其對激光具有吸收作用，當激光功率密度較高時易產(chǎn)生熱效應(yīng)，造成表面破壞、內(nèi)部損傷及整體炸裂，影響器件性能直至失去效能。
[0004]鍍膜光學(xué)鏡片一般采用玻璃或石英材質(zhì)，通過表面鍍介質(zhì)膜的形式對激光產(chǎn)生反射，通過鍍膜參數(shù)控制反射率，從而形成透過衰減。此種方式有點是激光能量通過反射耗散，因而允許在較高功率下工作。但是由于多層介質(zhì)膜對不同波長和偏振具有不同反射率，因而在不同波長、偏振態(tài)下工作具有不同的衰減系數(shù)，限制了其工作范圍。
[0005]偏振方式衰減是利用線偏振光的偏振特性，通過偏振器件選擇某一方向線偏振光分量的方式進行衰減。當偏振器件采用棱鏡類偏振器時，能夠承受較高的功率，同時衰減系數(shù)可以通過旋轉(zhuǎn)偏振器的方式進行任意調(diào)整，因此在具有偏振特性的激光領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。但是此種方式對于隨機偏振激光完全無效，而且由于使用中通常采用半波片進行偏振旋轉(zhuǎn)，激光波長受到較嚴格的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種高功率激光衰減器，克服激光功率密度較高時易產(chǎn)生熱效應(yīng)，造成表面破壞、中性密度衰減片損傷及整體炸裂，從而影響器件性能直至失去效能的問題。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]—種高功率激光衰減器，由擴束鏡、中性密度衰減片、裝夾器和縮束鏡組成，其特征在于:所述擴束鏡、中性密度衰減片以及縮束鏡沿激光入射方向依次順序排列，所述擴束鏡由焦點重合的兩片凸透鏡或者是一片凹透鏡和一片凸透鏡組成;所述中性密度衰減片由多片具有不同衰減率的衰減片組合而成，所述中性密度衰減片沿激光入射方向，按照衰減系數(shù)由小到大的順序依次排列;所述裝夾器由U型本體以及固定安裝在U型本體兩側(cè)的散熱片組成，在所述U型本體內(nèi)并排開設(shè)有多個U形裝夾槽，所述中性密度衰減片通過楔形器裝夾到U形裝夾槽中。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點:
[0010]通過上述本發(fā)明的技術(shù)方案，根據(jù)擴束鏡透鏡曲率大小具有多倍擴束功能，使激光熱效應(yīng)分布在較大的面積，從而具有更好的散熱性能，通過對激光擴束降低功率密度，提高了中性密度衰減片的損傷閾值，使衰減器對不同波長、偏振態(tài)激光均有效;衰減片采用組合式中性密度衰減片，由多種衰減率的衰減片組成，并安裝于帶散熱片的裝夾器中，按照衰減系數(shù)從小到大依次排列，能夠組合出多種衰減系數(shù)，這種設(shè)計使激光熱功率分布于更多衰減片上，進一步提高其在高功率激光下的損傷閾值;裝夾器配合楔形器，將衰減片固定于裝夾槽中，保持衰減片與裝夾器的緊密接觸，保證穩(wěn)定性與散熱性;最后通過縮束鏡將激光縮束為入射尺寸，保證激光光斑大小與光束質(zhì)量不變。本發(fā)明激光衰減器衰減率可調(diào)，波長、偏振態(tài)適應(yīng)性好。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明實施例提供的高功率激光衰減器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明實施例提供的裝夾器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是本發(fā)明實施例提供的中性密度衰減片與裝夾器的安裝結(jié)構(gòu)剖視圖。
【具體實施方式】
[0014]下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0015]如圖1所示，為本發(fā)明實施例提出的一種高功率激光衰減器，它由擴束鏡1、中性密度衰減片2、裝夾器3和縮束鏡4組成，其特征在于:擴束鏡1、中性密度衰減片2以及縮束鏡4沿激光入射方向依次順序排列，擴束鏡I由焦點重合的兩片凸透鏡或者是一片凹透鏡和一片凸透鏡組成；中性密度衰減片2由多片具有不同衰減率的衰減片組合而成，中性密度衰減片沿激光入射方向，按照衰減系數(shù)由小到大的順序依次排列。
[0016]擴束鏡I由兩片焦點重合的透鏡組成，根據(jù)透鏡曲率大小可具有多倍擴束功能，如以10倍擴束鏡為例，可將直徑為Imm的平行激光擴束至直徑10_，光功率密度降低至初始激光的1/100，使激光熱效應(yīng)分布在較大的面積，因此具有更好的散熱性能，提高衰減器損傷閾值。
[0017]擴束后的平行激光通過多片可拆卸式組合中性密度衰減片2。組合式衰減片2由多片不同衰減率的衰減片組成，以6種衰減系數(shù)、10個衰減片進行組合為例，6種衰減片衰減系數(shù)分別為1%、5%、10%、20%、50%、90%，按照31-36編號，36可以和31有10種搭配方式，實現(xiàn)從90%到99%的衰減系數(shù);S5可以和S1-S4衰減片搭配，實現(xiàn)從50%-99%的衰減系數(shù);依次類推，最小衰減系數(shù)可實現(xiàn)從I % -10 %調(diào)整，分辨率I %。
[0018]按照激光入射順序，將衰減片按照衰減系數(shù)由小到大排列，使激光首先經(jīng)過較小吸收，經(jīng)過足夠的衰減后再經(jīng)過最大吸收衰減片，使熱效應(yīng)在各衰減片中盡量保持均勻分布，進一步提尚發(fā)減器的損傷閾值。
[0019]如圖2-3所示，裝夾器3由U型本體31以及固定安裝在U型本體31兩側(cè)的散熱片32組成，在U型本體31內(nèi)并排開設(shè)有多個U形裝夾槽33，組合式中性密度衰減片2通過楔形器5裝夾到U形裝夾槽33中。采用裝夾器3配合楔形器5，將衰減片固定于裝夾槽中的方式，保持衰減片與裝夾器3的緊密接觸，保證穩(wěn)定性與散熱性。
[0020]下面結(jié)合一更具體的實施例對本發(fā)明原理說明如下:
[0021]采用焦距分別為10mm、100mm的兩片凸透鏡構(gòu)成擴束鏡，凸透鏡間距110mm，焦點重合，擴束倍數(shù)10倍。將直徑Imm的激光射入擴束鏡后直徑變?yōu)?mm平行光。如需使激光衰減33%，選用3片1%、1片10%、1片20%的衰減片，按激光入射順序放置于裝夾器內(nèi)，用楔形器分別對每塊衰減片進行固定，如需要可采用風冷方式對帶有散熱片的裝夾器進行強制對流散熱。衰減后的激光通過與擴束鏡類似的縮束鏡進行縮束，獲得與入射激光大小、形狀、偏振狀態(tài)一致的衰減激光。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點:
[0023]通過上述本發(fā)明的技術(shù)方案，根據(jù)擴束鏡透鏡曲率大小具有多倍擴束功能，使激光熱效應(yīng)分布在較大的面積，從而具有更好的散熱性能，通過對激光擴束降低功率密度，提高了中性密度衰減片的損傷閾值，使衰減器對不同波長、偏振態(tài)激光均有效;衰減片采用組合式中性密度衰減片，由多種衰減率的衰減片組成，并安裝于帶散熱片的裝夾器中，按照衰減系數(shù)從小到大依次排列，能夠組合出多種衰減系數(shù)，這種設(shè)計使激光熱功率分布于更多衰減片上，進一步提高其在高功率激光下的損傷閾值;裝夾器配合楔形器，將衰減片固定于裝夾槽中，保持衰減片與裝夾器的緊密接觸，保證穩(wěn)定性與散熱性;最后通過縮束鏡將激光縮束為入射尺寸，保證激光光斑大小與光束質(zhì)量不變。本發(fā)明激光衰減器衰減率可調(diào)，波長、偏振態(tài)適應(yīng)性好。
[0024]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種高功率激光衰減器，由擴束鏡、中性密度衰減片、裝夾器和縮束鏡組成，其特征在于:所述擴束鏡、中性密度衰減片以及縮束鏡沿激光入射方向依次順序排列，所述擴束鏡由焦點重合的兩片凸透鏡或者是一片凹透鏡和一片凸透鏡組成;所述中性密度衰減片由多片具有不同衰減率的衰減片組合而成，所述中性密度衰減片沿激光入射方向，按照衰減系數(shù)由小到大的順序依次排列;所述裝夾器由U型本體以及固定安裝在U型本體兩側(cè)的散熱片組成，在所述U型本體內(nèi)并排開設(shè)有多個U形裝夾槽，所述中性密度衰減片通過楔形器裝夾至IjU形裝夾槽中。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高功率激光衰減器。由擴束鏡、中性密度衰減片、裝夾器和縮束鏡組成，其特征在于：所述擴束鏡、中性密度衰減片以及縮束鏡沿激光入射方向依次順序排列，所述擴束鏡由焦點重合的兩片凸透鏡或者是一片凹透鏡和一片凸透鏡組成；所述中性密度衰減片由多片具有不同衰減率的衰減片組合而成；所述裝夾器由U型本體以及固定安裝在U型本體兩側(cè)的散熱片組成，在所述U型本體內(nèi)并排開設(shè)有多個U形裝夾槽，組合式中性密度衰減片通過楔形器裝夾到U形裝夾槽中。本發(fā)明中，衰減器具有更好的散熱性能，提高了衰減器在高功率激光下的損傷閾值，且衰減率可調(diào)，波長、偏振態(tài)適應(yīng)性好。
【IPC分類】G02B27/09, G02B27/00
【公開號】CN105445941
【申請?zhí)枴緾N201510964049
【發(fā)明人】周明飛
【申請人】南京雨花腫瘤防治研究所
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月18日