專(zhuān)利名稱(chēng)：空間濾波器及其高能量激光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種能夠防止高能量激光損壞空間濾波器。
背景技術(shù)：
在高能量激光系統(tǒng)中，空間濾波器是其中關(guān)鍵的技術(shù)單元之一，其光學(xué)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，由一對(duì)共焦正透鏡和在公共焦點(diǎn)處的一個(gè)小孔光闌組成?？臻g濾波器承擔(dān)著消除激光束中的高頻調(diào)制，抑制后續(xù)主放大器中的小尺度自聚焦效應(yīng)，對(duì)光束進(jìn)行像傳遞的任務(wù)。 通過(guò)空間濾波器實(shí)現(xiàn)像傳遞，可減少衍射效應(yīng)，從而提高光束質(zhì)量。此外，空間濾波器還被用來(lái)擴(kuò)大光束口徑，將能量逐級(jí)變高的激光束的能量密度控制在光學(xué)破壞閾值之下。同時(shí)， 空間濾波器的小孔光闌還具有一定的光隔離能力，有利于抑制自激振蕩和反向激光束?，F(xiàn)有技術(shù)提供的空間濾波器中窗口片111、112按如圖1所示放置在濾波器腔體 110的窗口，兩個(gè)窗口片111與窗口片112之間位置還設(shè)置有光闌113，窗口片111、112與入射的激光的垂直，這樣放置的缺點(diǎn)是在入射激光的能量比較大的時(shí)候極容易損壞窗口片 111、112。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種空間濾波器，可以防止高能量的激光損壞窗口片。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種空間濾波器，其包括濾波器腔體，所述濾波器腔體沿光路入射方向的兩端分別設(shè)置有第一入射窗口片和第二入射窗口片，其中，所述第一入射窗口片沿光路方向傾斜放置。優(yōu)選地，所述第一入射窗口片沿光路方向傾斜的角度為90度減去所述第一窗口片的布儒斯特角θ。優(yōu)選地，所述第一入射窗口片和第二入射窗口片為共焦正透鏡。優(yōu)選地，所述第一入射窗口片和第二入射窗口片為圓形或者方形。優(yōu)選地，述濾波器腔體內(nèi)還包括在所述第一入射窗口片和第二入射窗口片公共焦點(diǎn)處的小孔光闌。優(yōu)選地，所述濾波器腔體內(nèi)設(shè)置有用于調(diào)節(jié)所述第一入射窗口片轉(zhuǎn)動(dòng)的調(diào)節(jié)裝置。優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)裝置還連接有自動(dòng)控制裝置。優(yōu)選地，所述自動(dòng)控制裝置為控制連接所述轉(zhuǎn)軸的繼電器裝置或者控制芯片。優(yōu)選地，所述光是高能量激光。本發(fā)明還提供一種高能量激光系統(tǒng)，所述高能量激光系統(tǒng)包括空間濾波器，所述空間濾波器的腔體包括沿光路入射方向的兩端分別設(shè)置有第一入射窗口片和第二入射窗口片，所述第一入射窗口片傾斜后使得入射光的入射角為布儒斯特角θ。
優(yōu)選地，所述第一入射窗口片和第二入射窗口片為共焦正透鏡；所述濾波器腔體內(nèi)還包括在所述第一入射窗口片和第二入射窗口片公共焦點(diǎn)處的小孔光闌。實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果本發(fā)明提供的空間濾波器將裝設(shè)的第一入射窗口片使沿光路方向傾斜放置，傾斜的角度為90度減去所述第一窗口片的布儒斯特角θ，增加了激光與窗口片的接觸面積，降低了窗口片上激光的功率，窗口片不容易被損壞。另外，該發(fā)明提供的濾波器裝置的窗口片傾斜角度使激光以布儒斯特角入射，反射光為線偏振光(這是布儒斯特角的性質(zhì))，垂直于水平面?zhèn)鞑サ墓獗环瓷涞簦干涔獾木€偏振純度更高。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的空間濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的空間濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3(a)和圖3(b)為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光經(jīng)過(guò)窗口片時(shí)的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供一種空間濾波器，如圖2所示，包括濾波器腔體210，所述腔體 210的沿著光路入射方向的兩端分別設(shè)置有第一入射窗口片211和第二入射窗口片212，其中，所述第一入射窗口片211沿光路方向傾斜放置。優(yōu)選地，所述窗口片211、212為共焦正透鏡。如玻璃片、透明樹(shù)脂片等。另外，所述窗口片211、212可以為圓形或者方形或者其他任意形狀。窗口片211、212的損傷閾值用J/cm2表示，激光功率=激光能量(J)/激光面積 (cm2)，激光能量不變，增加激光面積則激光功率降低。如圖3(b)所示，如果在空間濾波器中按現(xiàn)有技術(shù)提供的方式放置窗口片111、112，在入射激光面積為a的情況下，入射激光與窗口片接觸的面積為a ；若按本實(shí)施例提供的方式設(shè)置窗口片211、212，該窗口片211、212 傾斜的角度為θ，則入射激光與窗口片211、212接觸的面積為a/cos θ，這樣放置增加了激光與窗口片211、212的接觸面積，降低了窗口片211、212上激光的功率，窗口片211、212不容易被損壞。另外，在其他的實(shí)施例中，所述濾波器腔體210內(nèi)還包括設(shè)置在所述第一入射窗口片211和第二入射窗口片212公共焦點(diǎn)處的小孔光闌213。優(yōu)選的實(shí)施例中，所述第一入射窗口片211沿光路方向傾斜的角度為90度減去所述第一入射窗口片211的布儒斯特角θ。圖3(a)和圖3(b)為作為入射光的激光經(jīng)過(guò)窗口片時(shí)的示意圖，其中圖3 (a)中 1為入射光，2為反射光，3為透射光，優(yōu)選的，所述光為高能量激光。由圖3(a)可看出窗口片放置時(shí)，所述第一入射窗口片211沿光路方向傾斜的角度為90度減去所述第一入射窗口片211的布儒斯特角θ。當(dāng)沿著光路方向的入射光以布儒斯特角入射第一窗口片211時(shí)， 反射光與折射光垂直(這是布儒斯特角的性質(zhì))。由折射定律得到sin θ = nsin α = ncos θ
θ = arctan (η)其中η為窗口片211、212所用材料的折射率，用上式求得布儒斯特角θ，本實(shí)施例中按入射光的入射到窗口片211、212的入射角為布儒斯特角θ設(shè)置窗口片211、212在窗口的位置。入射到空間濾波器的激光通常為線偏振光，但由于進(jìn)入空間濾波器前還會(huì)經(jīng)過(guò)一些別的光學(xué)器件，這些光學(xué)器件會(huì)將一小部分入射激光的偏振態(tài)改變，因此入射光肯定不是完全的線偏振光，即在大多數(shù)是平行于水平面?zhèn)鞑サ墓?用箭頭表示)中夾雜著垂直于水平面?zhèn)鞑サ墓?用點(diǎn)表示)，見(jiàn)圖3(a)所示。作為入射光的激光入射到窗口片211、212 為布儒斯特角θ時(shí)，反射光為線偏振光(這是布儒斯特角的性質(zhì))，垂直于水平面?zhèn)鞑サ墓獗环瓷涞?，透射光的線偏振純度更高。另外，在該進(jìn)一步的實(shí)施例中，窗口片211、212的損傷閾值用J/cm2表示，激光功率=激光能量(J)/激光面積(cm2)，激光能量不變，增加激光面積則激光功率降低。如圖 3 (b)所示，如果在空間濾波器的窗口中現(xiàn)有技術(shù)提供的平行該腔體的側(cè)面方式放置窗口片 (即入射光射入窗口片的入射角為90° )，在入射的激光面積為a的情況下，入射的激光與窗口片接觸的面積為a ；若按本實(shí)施例提供的方式設(shè)置窗口片211、212，則入射的激光與窗口片211、212接觸的面積為a/C0Se，這樣放置增加了入射的激光與窗口片211、212的接觸面積，降低了窗口片211、212上激光的功率，窗口片211、212才不容易被損壞。另外，在進(jìn)一步的實(shí)施例中，為了便于調(diào)節(jié)所述窗口片211、212，以使該窗口片 211,212能夠傾斜，并且能夠達(dá)到布儒斯特角θ，也能夠與所述腔體210的側(cè)面相平行，所述濾波器腔體210內(nèi)設(shè)置有用于調(diào)節(jié)所述窗口片211、212轉(zhuǎn)動(dòng)的調(diào)節(jié)裝置。另外，在進(jìn)一步的實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)該窗口片211、212的傾斜角度自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制所述調(diào)節(jié)裝置還連接有自動(dòng)控制裝置。在具體的實(shí)施例中，所述調(diào)節(jié)裝置為安裝在所述窗口上的轉(zhuǎn)軸，所述窗口片211、 212分別裝設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上。所述控制裝置為控制連接所述轉(zhuǎn)軸的繼電器裝置或者控制芯片。以實(shí)現(xiàn)對(duì)窗口片 211、212的角度的控制。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種高能量激光系統(tǒng)，所述高能量激光系統(tǒng)包括空間濾波器，所述空間濾波器的腔體包括沿光路入射方向的兩端分別設(shè)置有第一入射窗口片和第二入射窗口片，所述第一入射窗口片傾斜后使得入射光的入射角為布儒斯特角θ。優(yōu)選地，所述第一入射窗口片和第二入射窗口片為共焦正透鏡；所述濾波器腔體內(nèi)還包括在所述第一入射窗口片和第二入射窗口片公共焦點(diǎn)處的小孔光闌。以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種空間濾波器，包括濾波器腔體，所述濾波器腔體沿光路入射方向的兩端分別設(shè)置有第一入射窗口片和第二入射窗口片，其特征在于，所述第一入射窗口片沿光路方向傾斜放置。
2.如權(quán)利要求1所述空間濾波器，其特征在于，所述第一入射窗口片沿光路方向傾斜的角度為90度減去所述第一窗口片的布儒斯特角θ。
3.如權(quán)利要求1或2所述空間濾波器，其特征在于，所述第一入射窗口片和第二入射窗口片為為圓形或者方形的共焦正透鏡。
4.如權(quán)利要求1所述空間濾波器，其特征在于，所述濾波器腔體內(nèi)還包括在所述第一入射窗口片和第二入射窗口片公共焦點(diǎn)處的小孔光闌。
5.如權(quán)利要求1所述空間濾波器，其特征在于，所述濾波器腔體內(nèi)設(shè)置有用于調(diào)節(jié)所述第一入射窗口片轉(zhuǎn)動(dòng)的調(diào)節(jié)裝置。
6.如權(quán)利要求5所述空間濾波器，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置還連接有自動(dòng)控制裝置。
7.如權(quán)利要求6所述空間濾波器，其特征在于，所述自動(dòng)控制裝置為控制連接所述轉(zhuǎn)軸的繼電器裝置或者控制芯片。
8.如權(quán)利要求1所述空間濾波器，其特征在于，所述光是高能量激光。
9.一種高能量激光系統(tǒng)，其特征在于，所述高能量激光系統(tǒng)包括空間濾波器，所述空間濾波器的腔體包括沿光路入射方向的兩端分別設(shè)置有第一入射窗口片和第二入射窗口片， 所述第一入射窗口片傾斜后使得入射光的入射角為布儒斯特角θ。
10.如權(quán)利要求9所述高能量激光系統(tǒng)，其特征在于，所述第一入射窗口片和第二入射窗口片為共焦正透鏡；所述濾波器腔體內(nèi)還包括在所述第一入射窗口片和第二入射窗口片公共焦點(diǎn)處的小孔光闌。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種空間濾波器及其高能量激光系統(tǒng)，所述空間濾波器包括濾波器腔體，所述濾波器腔體沿光路入射方向的兩端分別設(shè)置有第一入射窗口片和第二入射窗口片，其特征在于，所述第一入射窗口片沿光路方向傾斜放置，傾斜的角度為90度減去所述第一窗口片的布儒斯特角θ。本發(fā)明還涉及包括上述空間濾波器的一種高能量激光系統(tǒng)。本發(fā)明提供的空間濾波器及其高能量激光系統(tǒng)的第一入射窗口片的設(shè)計(jì)，增加了激光與窗口片的接觸面積，降低了窗口片上激光的功率，窗口片不容易被損壞。
文檔編號(hào)H01S3/00GK102540497SQ20111008320
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者侯立群, 唐熊忻, 張國(guó)新, 張晶, 樊仲維, 王小發(fā), 趙天卓, 連富強(qiáng), 邱基斯, 麻云鳳, 黃科 申請(qǐng)人:北京國(guó)科世紀(jì)激光技術(shù)有限公司