CN104316985A - 大口径高功率激光杂散光防护吸收装置及其构件强化方法 - Google Patents

大口径高功率激光杂散光防护吸收装置及其构件强化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104316985A
CN104316985A CN201410428020.9A CN201410428020A CN104316985A CN 104316985 A CN104316985 A CN 104316985A CN 201410428020 A CN201410428020 A CN 201410428020A CN 104316985 A CN104316985 A CN 104316985A
Authority
CN
China
Prior art keywords
diffuse reflection
glass
reflection glass
power laser
heat absorbing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410428020.9A
Other languages
English (en)
Inventor
赵东峰
林尊琪
邬融
王利
蔡志坚
邵平
朱健强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS filed Critical Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority to CN201410428020.9A priority Critical patent/CN104316985A/zh
Publication of CN104316985A publication Critical patent/CN104316985A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/0236—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/025—Constructional details of solid state lasers, e.g. housings or mountings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于大口径高功率激光杂散光防护吸收装置由多块漫反射玻璃互相连接而围成的多边形、由漫反射玻璃位于内侧的多块漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体互相连接而围成的多边形、或者由多块漫反射玻璃和漫反射玻璃位于内侧的漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体互相连接而围成的多边形。本发明实现全方位、多能量级地进行杂散光防护，同时漫反射玻璃的加工过程中采用超声辅助HF酸处理工艺，提高抗激光损伤阈值，可以在多能量级的杂散光辐照下而不损伤，方法适用于大口径、高功率激光的杂散光防护吸收，具有防护吸收效果好、结构简单等特点。

Description

大口径高功率激光杂散光防护吸收装置及其构件强化方法
技术领域
本发明涉及杂散光防护吸收，尤其是一种用于大口径高功率激光的杂散光防护吸收装置，可广泛应用于高功率激光装置、光学工程或其它激光器件中的元件防护、损伤，能够有效规避杂散光危害，显著提高相关光学元件使用寿命。
背景技术
随着大型高功率激光驱动器的发展，该驱动器涉及的功能器件，如终端光学组件需传输千焦耳到万焦耳激光能量，组件中各光学元件面的反射，即杂散光达到百焦耳到千焦耳，如该激光能量未被有效防护或吸收，必然会对器件中光学元件产生直接和间接损伤。现有国内高功率激光驱动器中激光器件，未采取防护吸收措施，引起损伤元件就是简单的更换返修，元件已损伤、成本高；而国外的，如美国国家点火装置，主要采用不锈钢板+吸收玻璃的光吸收阱方式有效防护吸收1级和2级杂散光，要求光学元件加工精度高、位置确定准确，同时对3级和4级杂散光未能有效防护吸收，存在光学元件损伤风险。因此，需要研制大口径高功率激光杂散光防护方法，实现激光器件存在的大量杂散光有效防护，并且工程实施方法简单、便捷。
发明内容
本发明的目的是在于克服上述国内现有技术的空白和国际技术存在的技术困难，提供一种基于漫反射玻璃+吸收玻璃的大口径高功率激光杂散光防护吸收装置，对高功率激光驱动器降低了光学元件精密加工和装校的要求，同时能对多级杂散光进行全方位防护，达到激光器件免受杂散光损伤的风险，从而提高激光器件运行性能。同时可用于能量较低的焦耳量级以下激光器，可定向防护杂散光，避免其影响主要元件，提高激光器性能。
本发明的技术解决方案如下：
一种用于大口径高功率激光杂散光防护吸收装置，其特点在于，是由多块漫反射玻璃互相连接而围成的多边形、由漫反射玻璃位于内侧的多块漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体互相连接而围成的多边形、或者由多块漫反射玻璃和漫反射玻璃位于内侧的漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体互相连接而围成的多边形；
所述的漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体包括两块互相平行的漫反射玻璃和中性吸收玻璃、以及连接该漫反射玻璃和中性吸收玻璃的玻璃条。
还包括固定直角铝条、固定铝条、端面固定片、整体固定铝板，其位置关系如下：漫反射玻璃和漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体按照需要固定在固定直角铝条两侧，保证成直角固定，其中漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体主要防护吸收1级高能量杂散光，漫反射玻璃用于防护吸收2级以上低能量杂散光。所述的固定铝条位于漫反射玻璃或漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体的外侧，固定直角铝条。所述的端面固定片用螺钉固定在固定直角条的两端，防止漫反射玻璃或漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体滑出。所述的整体固定板结构对称的分布在固定直角条的外部周围，将整体杂散光防护装置固定于激光器件中。
所述的漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体中漫反射玻璃和中性吸收玻璃之间的间距为5mm～10mm，中间由玻璃条支撑，并用销钉固定。
漫反射玻璃设计结构厚度D为6mm，表面为正弦结构，周期l为2mm～12mm，峰谷值d为0.3mm～1mm，玻璃材料为熔石英。
待保护光学玻璃的两通光面外侧大于高功率激光传输口径约15mm～25mm。
所述的用于大口径高功率激光杂散光防护吸收装置中漫反射玻璃的强化方法，其特点在于，该方法包括如下步骤：
①用W40金刚砂将漫反射玻璃加工到所需尺寸后，将漫反射玻璃在30％HF酸静态状态下浸泡15～25分钟；
②用W10金钢砂磨削，去除表面加工划痕和坑点缺陷；
③将漫反射玻璃竖着放置在具有40KHz超声动态功能的10％HF酸溶液中清洗，清洗时间为15～25分钟；
④用去离子水冲洗漫反射玻璃，去除表面残留HF酸溶液。
与现有技术比，本发明的技术效果如下：
可以全方位、多能量级地进行杂散光防护。可以根据计算，在杂散光能量在1.5J/cm2以上用漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体防护吸收，在杂散光能量在1.5J/cm2以下用漫反射玻璃防护。由于利用漫反射玻璃和漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体防护吸收，与相关金属构件结合，构成杂散光防护装置，对杂散光辐照的激光器件内部进行全方位防护，同时漫反射玻璃的加工过程中采用超声辅助HF酸处理工艺，提供抗激光损伤阈值，可以在多能量级的杂散光辐照下而不损伤。
附图说明
图1是本发明大口径高功率激光的杂散光防护吸收装置的第一实施例图。
图2是本发明大口径高功率激光的杂散光防护吸收装置的第二实施例图。
图3是本发明大口径高功率激光的杂散光防护吸收装置的第三实施例图。
图4是漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体示意图。
图5是漫反射玻璃表面结构示意图。
图中：1—漫反射玻璃；2—漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体；3—固定直角铝条；4—固定铝条；5—端面固定铝片；6—整体固定铝块；7—待防护光学玻璃。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此实施例限制本发明的保护范围。
实施例1：
图1是本发明大口径高功率激光的杂散光防护吸收装置的第一实施例图，如图所示，一种用于大口径高功率激光杂散光防护吸收装置，包括漫反射玻璃1、漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体2，以及固定直角铝条、固定铝条和端面固定片构成，上述元件的位置关系如下：漫反射玻璃和漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体按照需要固定在固定直角铝条两侧，保证成直角固定，其中漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体主要防护吸收1级高能量杂散光，漫反射玻璃用于防护吸收2级以上低能量杂散光。固定铝条位于漫反射玻璃或漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体的外侧，固定直角铝条。端面固定片用螺钉固定在固定直角条的两端，防止漫反射玻璃或漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体滑出。该整体杂散光防护装置可放置于激光放大系统片腔内和终端光学组件内部。
实施例2：
图2是本发明大口径高功率激光的杂散光防护吸收装置的第二实施例图，如图所示，一种用于大口径高功率激光杂散光防护吸收装置，即管状漫反射玻璃。在高功率激光装置中空间滤波器系统内，两端聚焦透镜的杂散光会在系统内部一定位置分布，为防止杂散光直接辐照系统内金属材料而产生金属污染，可将该管状漫反射玻璃直接放置与空间滤波器内部，让杂散光直接辐照该管状漫反射玻璃。
实施例3：
图3是本发明大口径高功率激光的杂散光防护吸收装置的第三实施例图，本实施例，终端光学组件中光学玻璃有石英窗口、晶体、石英透镜、石英取样光栅和2mm薄光学玻璃等，传输激光能量为4000J，通光口径为330mm×330mm。如图所示，一种用于大口径高功率激光杂散光防护吸收装置，包括漫反射玻璃1、漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体2、固定直角铝条3、固定铝条4、端面固定片5、整体固定铝板6，待防护光学玻璃5为块大口径光学玻璃，上述元件的位置关系如下：漫反射玻璃和漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体按照需要固定在固定直角铝条两侧，保证成直角固定，其中漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体主要防护吸收1级高能量杂散光，漫反射玻璃用于防护吸收2级以上低能量杂散光。固定铝条4位于漫反射玻璃或漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体的外侧，固定直角铝条3。端面固定片5用螺钉固定在固定直角条3的两端，防止漫反射玻璃1或漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体2滑出。所述的整体固定板6结构对称的分布在固定直角条的外部周围，将整体杂散光防护装置固定于激光器件中。
所述的大口径组高功率激光杂散光防护吸收设计方法，其位于所述待保护光学玻璃的两端，需大于激光传输口径约20mm，即按本例，内部通光口径为350mm×350mm。
图4是本发明中漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体示意图，如图所示，包括两块互相平行的漫反射玻璃1和中性吸收玻璃2-1，中间由玻璃条2-2支撑，并用销钉2-3固定，漫反射玻璃与中性吸收玻璃间隔距离为5mm。使用时，漫反射玻璃要求位于靠近待保护光学玻璃的一侧。
参阅图5，图5是漫反射玻璃表面结构示意图，其设计结构厚度D为6mm，表面为正弦结构，周期l为3mm，峰谷值d为0.3mm，玻璃材料为熔石英。
漫反射玻璃的加工与超声辅助HF酸处理工艺，包括以下步骤：
①漫反射玻璃研磨过程中分别用W40金钢沙和W10金钢沙，在W40金钢沙将漫反射玻璃加工到所需尺寸，将漫反射玻璃用30％HF酸静态状态下浸泡20分钟；
②漫反射玻璃浸泡后，用W10金钢沙磨削，去除表面加工划痕和坑点等缺陷；
③第②步完成后，将漫反射玻璃竖着放置在具有40KHz超声动态功能的10％HF酸溶液中清洗，清洗时间为20分钟；
④清洗完成后，漫反射玻璃用去离子水冲洗，去除表面残留HF酸溶液。
本发明大口径高功率激光杂散光防护具有防护全面、抗激光能量高的优点，同时适用于焦耳量级的低能量激光器和千焦耳量级以上的高能量激光器件的杂散光防护。本发明专利的漫反射玻璃加工和超声辅助HF酸处理工艺，抗激光损伤阈值在激光波长1064nm、激光脉宽3ns时达到32J/cm2。本发明专利原理简单、实用，具有很高的实用价值。
本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思前提下做出各种变化，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种用于大口径高功率激光杂散光防护吸收装置，其特征在于，是由多块漫反射玻璃(1)互相连接而围成的多边形、由漫反射玻璃位于内侧的多块漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体(2)互相连接而围成的多边形、或者由多块漫反射玻璃(1)和漫反射玻璃位于内侧的漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体(2)互相连接而围成的多边形；
所述的漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体(2)包括两块互相平行的漫反射玻璃(1)和中性吸收玻璃(2-1)、以及连接该漫反射玻璃(1)和中性吸收玻璃(2-1)的玻璃条(2-2)。
2.根据权利要求1所述的用于大口径高功率激光杂散光防护吸收装置，其特征在于，所述的多边形为四边形。
3.根据权利要求2所述的用于大口径高功率激光杂散光防护吸收装置，其特征在于，还包括固定直角铝条(3)、固定铝条(4)、端面固定片(5)和整体固定铝块(6)；
所述的两块漫反射玻璃(1)之间、两块漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体(2)之间、或漫反射玻璃(1)和漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体(2)之间经过所述的固定直角铝条(3)成直角固定连接；
所述的固定铝条(4)连接两根相邻的固定直角铝条(3)；
所述的端面固定片(5)设置在所述的固定直角铝条(3)的两端；
所述的整体固定铝块(6)均匀分布在所述的固定直角铝条(3)的外侧面。
4.根据权利要求1所述的用于大口径高功率激光杂散光防护吸收装置，其特征在于，所述的漫反射玻璃与中性吸收玻璃组合体(2)中漫反射玻璃(1)和中性吸收玻璃(2-1)之间的间距为5mm～10mm。
5.根据权利要求1所述的用于大口径高功率激光杂散光防护吸收装置，其特征在于，所述的漫反射玻璃材料为熔石英，结构厚度D为6mm，表面为正弦结构，周期l为2mm～12mm，峰谷值d为0.3mm～1mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的用于大口径高功率激光杂散光防护吸收装置，其特征在于，待保护光学玻璃(7)的两通光面外侧大于高功率激光传输口径约15mm～25mm。
7.权利要求1-5任一项所述的用于大口径高功率激光杂散光防护吸收装置中漫反射玻璃的强化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
①用W40金刚砂将漫反射玻璃加工到所需尺寸后，将漫反射玻璃在30％HF酸静态状态下浸泡15～25分钟；
②用W10金钢砂磨削，去除表面加工划痕和坑点缺陷；
③将漫反射玻璃竖着放置在具有40KHz超声动态功能的10％HF酸溶液中清洗，清洗时间为15～25分钟；
④用去离子水冲洗漫反射玻璃，去除表面残留HF酸溶液。
CN201410428020.9A 2014-08-27 2014-08-27 大口径高功率激光杂散光防护吸收装置及其构件强化方法 Pending CN104316985A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410428020.9A CN104316985A (zh) 2014-08-27 2014-08-27 大口径高功率激光杂散光防护吸收装置及其构件强化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410428020.9A CN104316985A (zh) 2014-08-27 2014-08-27 大口径高功率激光杂散光防护吸收装置及其构件强化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104316985A true CN104316985A (zh) 2015-01-28

Family

ID=52372237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410428020.9A Pending CN104316985A (zh) 2014-08-27 2014-08-27 大口径高功率激光杂散光防护吸收装置及其构件强化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104316985A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108196325A (zh) * 2018-03-09 2018-06-22 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种提高激光系统杂散光吸收能量密度的装置及方法
CN108680973A (zh) * 2018-03-19 2018-10-19 中国科学院上海光学精密机械研究所 高功率激光传输通道防杂散光的结构
CN111795928A (zh) * 2020-06-28 2020-10-20 中国科学院西安光学精密机械研究所 杂散光测试系统测试腔用玻璃
CN112130319A (zh) * 2020-09-28 2020-12-25 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种超高通量激光光束陷阱及其制作方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003080390A (ja) * 2001-09-11 2003-03-18 Kawasaki Heavy Ind Ltd 高強度レーザビーム用光吸収装置
CN101249625A (zh) * 2008-03-21 2008-08-27 中国科学院上海光学精密机械研究所 激光玻璃机械化学抛光方法
CN101441301A (zh) * 2006-11-21 2009-05-27 古河电气工业株式会社 光模块
CN103250122A (zh) * 2010-11-30 2013-08-14 康宁股份有限公司 具有光漫射玻璃面板的显示设备
CN103292148A (zh) * 2013-05-09 2013-09-11 苏州金牛精密机械有限公司 激光机防护罩
US20140061453A1 (en) * 2011-07-28 2014-03-06 John G. Hagopian System and method for nanostructure apodization mask for transmitter signal suppression in a duplex telescope

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003080390A (ja) * 2001-09-11 2003-03-18 Kawasaki Heavy Ind Ltd 高強度レーザビーム用光吸収装置
CN101441301A (zh) * 2006-11-21 2009-05-27 古河电气工业株式会社 光模块
CN101249625A (zh) * 2008-03-21 2008-08-27 中国科学院上海光学精密机械研究所 激光玻璃机械化学抛光方法
CN103250122A (zh) * 2010-11-30 2013-08-14 康宁股份有限公司 具有光漫射玻璃面板的显示设备
US20140061453A1 (en) * 2011-07-28 2014-03-06 John G. Hagopian System and method for nanostructure apodization mask for transmitter signal suppression in a duplex telescope
CN103292148A (zh) * 2013-05-09 2013-09-11 苏州金牛精密机械有限公司 激光机防护罩

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
闫亚东等: "激光靶散射光观测镜杂散光抑制研究", 《光电工程》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108196325A (zh) * 2018-03-09 2018-06-22 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种提高激光系统杂散光吸收能量密度的装置及方法
CN108196325B (zh) * 2018-03-09 2023-06-30 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种提高激光系统杂散光吸收能量密度的装置及方法
CN108680973A (zh) * 2018-03-19 2018-10-19 中国科学院上海光学精密机械研究所 高功率激光传输通道防杂散光的结构
CN111795928A (zh) * 2020-06-28 2020-10-20 中国科学院西安光学精密机械研究所 杂散光测试系统测试腔用玻璃
CN111795928B (zh) * 2020-06-28 2021-10-15 中国科学院西安光学精密机械研究所 杂散光测试系统测试腔用玻璃
CN112130319A (zh) * 2020-09-28 2020-12-25 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种超高通量激光光束陷阱及其制作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104316985A (zh) 大口径高功率激光杂散光防护吸收装置及其构件强化方法
CN102409156B (zh) 一种中空激光诱导冲击波的小孔构件强化方法
US11401195B2 (en) Selective laser processing of transparent workpiece stacks
CN104350016A (zh) 强化玻璃板的切断方法
CN202794597U (zh) 一种高功率隔离器
WO2011120582A1 (en) Method and device for generation of accelerating airy beams
Deng et al. A study on dual laser beam separation technology of KDP crystal
KR101355807B1 (ko) 비금속 재료의 곡선 절단방법
CN104878190A (zh) 一种基于激光冲击强化的抑制零件裂纹萌生与扩展的方法
CN203541858U (zh) 一种带有保护气室的激光焊接夹具
CN104513004A (zh) 化学强化玻璃的切割方法
CN104916519B (zh) 一种火抛光辅助电感耦合等离子体加工装置
CN108061971A (zh) 一种用于激光清洗系统防基材损伤的光束整形系统
CN108680973A (zh) 高功率激光传输通道防杂散光的结构
CN106946466A (zh) 强化玻璃加工孔的方法及装置
CN210222294U (zh) 一种新型光纤激光隔离器
CN208166851U (zh) 玻璃加工物切割装置
Mann et al. Influence of mechanical stress on nanosecond laser-induced damage threshold of fused silica
CN203956334U (zh) 一种激光钻孔机
Deng et al. A study simulation on transmission characteristics of focused laser inside KDP crystal
CN205702847U (zh) 一种激光切割系统
CN103537799A (zh) 一种用于激光加工的高功率半导体激光器焦点指示器
CN204705733U (zh) 沿c轴传输光束的氟化物全反射晶体
CN203621729U (zh) 具有防光反馈作用的高功率半导体激光加工光源系统
CN204720775U (zh) 新型泵浦激光器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150128