專利名稱：激光器上使用的光吸收筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于激光單元器件，具體是固體激光器內(nèi)諧波產(chǎn)生后殘余基波光的吸收器，在高峰值功率如調(diào)Q、鎖模多波長激光器及諧波激光器內(nèi)有廣泛的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在激光系統(tǒng)中，對于諧波后剩余的基波光需要妥善處理，不然不但容易發(fā)生激光誤照射人員身體表面尤其是損傷人員眼睛的事故，也容易對激光器本身內(nèi)部及使用激光器的環(huán)境物品造成外觀上的和內(nèi)在結(jié)構(gòu)上的損傷。通常對諧波后剩余的基波光有兩種處理方法。其中之一是在激光束從激光器輸出以前，使用某種具有吸收基波光波長而能透射大部分諧波光的光學(xué)材料，但是這種方法通常只適合于小功率或者小能量的激光器，若在中等功率能量以上的激光器中使用的話，將會燒壞這種材料功率或能量損傷。第二種方法，就是我們現(xiàn)在所討論的，在激光器內(nèi)部，采用鍍制了對基波光高反射同時對諧波光高透射的45°鏡片將不要的基波光分離出來，這樣透射的光只含有小于0.5％的基波光，可以認(rèn)為已經(jīng)很純粹的諧波光了；此時，被45°鏡片分離出來的基波光必須要有一個結(jié)構(gòu)將其吸收并轉(zhuǎn)化成熱，耗散到環(huán)境中去。
國外的同類產(chǎn)品，有一種比較先進(jìn)的結(jié)構(gòu)，是類似于水牛角的，進(jìn)入的基波光在經(jīng)過多次反射以后，逐步向角尖而去，同時，由于制造的材料及加工工藝的緣故，其內(nèi)表面并非鏡面，所以進(jìn)入的基波光會逐步被吸收和耗散。但是由于該產(chǎn)品是采用彎曲的同時內(nèi)徑也逐步變小的結(jié)構(gòu)，故而加工難度很大，同時占用較大的空間。國內(nèi)幾乎沒有廠家能夠進(jìn)行加工。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種激光器上使用的光吸收筒，由零件組裝而成，其所有的零件幾乎全部是旋轉(zhuǎn)體，故加工較易，即使是硬度再高些的材料，也能按照圖紙的要求加工成合格的產(chǎn)品。完全可以將進(jìn)入的基波光吸收，無雜光泄漏。
本實用新型的技術(shù)方案如下一種激光器上使用的光吸收筒，其特征在于包括有尖錐、反射筒、接筒、連接頭，反射筒的內(nèi)壁為圓臺形狀，尖錐為圓錐體，安裝在反射筒底部；接筒的內(nèi)壁上分布有尺寸變化均勻的環(huán)形臺階，接筒的大孔端和反射筒固定連接，接筒的小孔端安和連接頭固定連接，連接頭上有相互垂直并交匯的激光輸入孔和激光輸出孔，激光輸入孔和激光輸出孔的交匯處為斜截面，并在斜截面上形成開孔，該截面與激光輸入孔、激光輸出孔均成45°角。
所述的光吸收筒，其特征在于尖錐通過螺紋連接在反射筒底部，反射筒與接筒之間，接筒與連接頭之間均通過螺紋連接。
所述的光吸收筒，其特征在于接筒與連接頭之間安裝一短焦凹透鏡。
所述的光吸收筒，其特征在于反射筒和接筒外表面加工出散熱翅片。
所述的光吸收筒，其特征在于尖錐和反射筒的圓臺錐度均為60度。
本實用新型的尖錐與反射筒內(nèi)壁光潔度要求高。連接頭的斜截面上有小固定孔，用于固定在安裝有激光分光反射鏡的鏡架上。尖錐和反射筒用硬鋁或不銹鋼制作，而不得采用普通鋼材。且當(dāng)采用硬鋁制造時，不得進(jìn)行陽極氧化。
本實用新型經(jīng)使用證明，完全可以將進(jìn)入的基波光吸收，無雜光泄漏。


圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖未安裝連接頭。
圖2是本實用新型安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
見圖1，這是本實用新型光吸收筒的主要部分，分別是尖錐1、反射筒2和接筒3，其中最重要的是尖錐1和反射筒2，本實用新型反射筒圓臺和尖錐角度均為60°，可有效地降低激光束第一次反射時的功率或能量密度；其對材料的要求是不銹鋼或硬鋁，對加工的要求是光潔度越高越好通常應(yīng)該在好于 的等級，且加工時不得倒角；當(dāng)采用硬鋁制造時，不得進(jìn)行陽極氧化。這主要是為了提高鏡面反射率，減少激光第一次反射時的吸收，以免將尖錐1打壞。
尖錐1通過螺紋與反射筒2連接，可將入射的激光束發(fā)散成為環(huán)狀、較大的光斑且其發(fā)散角很大，大大的降低了入射激光束的功率或能量密度；反射筒2亦通過螺紋與接筒3連接。尖錐1、反射筒2和接筒3構(gòu)成一個空腔，該空腔可讓激光束在內(nèi)部多次反射，最終被吸收，其中尖錐1吸收得相對較少，反射筒2和接筒3為主要吸收元件。
當(dāng)需要吸收的激光以不超過30°角入射角(最佳工作角度在45°±5°的范圍內(nèi))進(jìn)入接筒3內(nèi)，在吸收筒內(nèi)多次反射，激光不會逸出吸收筒，而是被吸收。而當(dāng)激光以正入射方式射入光吸收筒時，將直接在反射筒2上被吸收，此時激光已由原先的園光斑變成直徑大出一倍有余的環(huán)狀光斑，且強度大為降低，不會對反射筒2造成損傷。
要被吸收的激光束，在經(jīng)過多次反射后，一部分直接在反射筒2上被吸收，大部分將在接筒3上被吸收，只有一小部分在尖錐1上吸收。而接筒3內(nèi)部的臺階狀結(jié)構(gòu)，可以保證激光束不會再次進(jìn)入空腔，更加不會從入射口逸出。光能被吸收后轉(zhuǎn)換為熱能，耗散在周圍環(huán)境的空氣中。
在通常的場合下納秒級激光，需吸收的殘余基波光能量在300mj以內(nèi)，反射筒2和接筒3的外徑在30～40mm即可，體積很小巧。
而判斷入射激光束尚未對本光吸收筒的材料造成損傷的簡單有效的方法之一，就是聽激光束入射后，有沒有在光吸收筒內(nèi)部產(chǎn)生巨大的“啪啪”聲空腔將會使得較小的聲音放大。如沒有，則說明工作狀態(tài)良好，尖錐1以及反射筒2的表面沒有被入射激光損傷；如有，則說明入射激光束的功率或能量密度已經(jīng)超過尖錐1和反射筒2的材料損傷閾值，有必要將原先可能是硬鋁制造的該兩個元件改用不銹鋼制造，并在接筒3和連接頭4之間安裝一片焦距較短的發(fā)散透鏡凹透鏡，以提前降低入射到尖錐1上的激光功率或能量密度。
適當(dāng)增加反射筒2和接筒3的尺寸，可使得經(jīng)過尖錐1反射來的激光束大大地發(fā)散開，可用于更強的激光吸收場合；此時，還可將尖錐1的錐形反射部分采用光學(xué)玻璃利用光學(xué)加工的方法制造，使用膠合劑與尖錐后部帶螺紋的部分結(jié)合，以完全避免尖錐對入射激光束的吸收。
如有特別強的激光束需要吸收，還可以在反射筒2和接筒3外部，加工出環(huán)狀散熱翅片，以風(fēng)扇風(fēng)冷的手段加快進(jìn)行熱交換。
圖2顯示了本實用新型光吸收筒與光具座結(jié)合使用的情況。接筒3的小孔端和連接頭4之間通過螺紋連接，連接頭4上有相互垂直并交匯的激光輸入孔9和激光輸出孔10，激光輸入孔9和激光輸出孔10的交匯處為斜截面，并在斜截面上形成開孔，該截面與激光輸入孔9、激光輸出孔10均成45°角。
連接頭4與接筒3之間安裝有發(fā)散透鏡5，本實用新型安裝在光具座6上，斜截面上安裝有對基波光高反射同時對諧波光高透射的45°分光鏡片7，混合有殘余基波和諧波光的激光束按圖中箭頭方向入射到分光鏡片7上，有用的諧波光按原先的傳輸方向前進(jìn)，而殘余基波光被反射入本實用新型光吸收筒，分光鏡片7通過鏡片緊固環(huán)8固定。
權(quán)利要求1.一種激光器上使用的光吸收筒，其特征在于包括有尖錐、反射筒、接筒、連接頭，反射筒的內(nèi)壁為圓臺形狀，尖錐為圓錐體，安裝在反射筒底部；接筒的內(nèi)壁上分布有尺寸變化均勻的環(huán)形臺階，接筒的大孔端和反射筒固定連接，接筒的小孔端安和連接頭固定連接，連接頭上有相互垂直并交匯的激光輸入孔和激光輸出孔，激光輸入孔和激光輸出孔的交匯處為斜截面，并在斜截面上形成開孔，該截面與激光輸入孔、激光輸出孔均成45°角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光吸收筒，其特征在于尖錐通過螺紋連接在反射筒底部，反射筒與接筒之間，接筒與連接頭之間均通過螺紋連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光吸收筒，其特征在于接筒與連接頭之間安裝一短焦凹透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光吸收筒，其特征在于反射筒和接筒外表面加工出散熱翅片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光吸收筒，其特征在于尖錐和反射筒的圓臺錐度均為60度。
專利摘要本實用新型公開了一種光吸收筒，有尖錐，反射筒，接筒，連接頭，尖錐通過螺紋連接在反射筒內(nèi)，反射筒與接筒，接筒與連接頭均通過螺紋連接，接筒與連接頭之間還可增加短焦凹透鏡，連接頭用螺釘固定在安裝有激光分光反射鏡的鏡架上。尖錐與反射筒均為具有較高光潔度的圓錐面，采用硬鋁或不銹鋼制作，圓錐角為60度。本實用新型主要用在激光器二次或多次諧波發(fā)生器后，將激光分光反射鏡反射的殘余且無用的基波光經(jīng)多次反射而吸收，通過巧妙的設(shè)計，將入射到材料表面的激光束的功率或能量密度降低到材料的損傷閾值以下，具有材料濺射少，不污染光學(xué)元件，制造簡單，體積小巧的特點。
文檔編號H01S3/02GK2932767SQ20062007041
公開日2007年8月8日 申請日期2006年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月16日
發(fā)明者郭強, 王瑾, 張少飛, 王首長, 吳邊 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所