CN108168844A - 激光器老化装置及老化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光器老化装置及老化方法，该激光器老化装置包括腔体和高透镜片，腔体为具有入光口的密闭结构；高透镜片设于腔体内并将腔体分隔为入射腔和吸收腔；入光口位于入口腔远离高透镜片的一端，以在激光器的输出头固定在出光口处时，激光器所出射的激光束将经入射腔透过高透镜片入射至吸收腔而被吸收转换成热量；腔体的侧壁开设有流体通道，流体通道具有进出水口，以便冷却水经进出水口流经流体通道，从而带走热量给腔体降温，避免了老化过程中因温度过高而损坏设备。

Description

激光器老化装置及老化方法

技术领域

本发明涉及激光器老化测试技术领域，尤其涉及一种激光器老化装置及老化方法。

背景技术

在高功率激光器领域，激光器的输出功率测试及老化过程都依赖于功率计。而高功率功率计接收面的基片及镀膜技术由国外少数几个厂家垄断，导致功率计的价格非常昂贵。同时因激光器的老化时间长，对功率计的数量需求很大。在长期的老化过程中，功率计的接收面也很容易出现损伤。另外因功率计产地都在国外，维护成本高，维修周期长。基于此，以低成本的方式安全地实现激光器的老化对激光器的生产及研发具有重要意义。

发明内容

基于此，有必要提供一种成本低廉、安全可靠的激光器老化装置及老化方法。

一种激光器老化装置，包括：

腔体，所述腔体为具有入光口的密闭结构；

高透镜片，设于所述腔体内并将所述腔体分隔为入射腔和吸收腔；所述入光口位于所述入口腔远离所述高透镜片的一端，以在激光器的输出头固定在所述出光口处时，所述激光器所出射的激光束将经所述入射腔透过所述高透镜片入射至所述吸收腔而被吸收转换成热量；

所述腔体的侧壁开设有流体通道，所述流体通道具有进出水口，以便冷却水经所述进出水口流经所述流体通道。

在其中一个实施例中，所述吸收腔的内壁具有反射面，所述反射面与透过所述高透镜片的激光束相对且与所述激光束的入射光路呈夹角设置，以使经过所述反射面反射的激光束偏离所述激光束的入射光路。

在其中一个实施例中，所述反射面为曲面，以使入射所述反射面的激光束在所述吸收腔内散射。

在其中一个实施例中，所述吸收腔内设有光功率传感器，所述光功率传感器用于监控所述吸收腔内的光照度。

在其中一个实施例中，所述光功率传感器包括光电二极管。

在其中一个实施例中，所述吸收腔的内壁上于所述反射面周围设有凹槽结构。

在其中一个实施例中，所述凹槽结构包括呈经纬交织排布的多个第一槽棱和多个第二槽棱，相邻所述第一槽棱与相邻所述第二槽棱所围合的区域呈曲面。

在其中一个实施例中，所述腔体上设有用于监控所述腔体温度的温度探头。

在其中一个实施例中，所述高透镜片的尺寸大于所述激光束在所述高透镜片处的光斑尺寸。

相应的，本发明还提供了一种利用上述激光器老化装置进行老化的方法，将待老化的激光器所输出的激光束经所述入射腔透过所述高透镜片后，入射至所述吸收腔而被吸收转换成热量；经所述进出水口向所述流体通道循环供给冷却水，以水冷散热的方式及时带走所述激光束转化的热量。

本发明提供的激光器老化装置及老化方法，在该老化装置和老化方法中，利用密闭的腔体吸收激光而转换成热量，同时采用水冷散热的方式及时带走激光转化的热量，保障老化过程不会因温度过高而损坏设备。

附图说明

图1为一实施例的激光器老化装置结构示意图；

图2为一实施例中吸收腔内壁上的凹槽结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，本实施方式的一种激光器老化装置300，用于对待测激光器100进行老化测试，激光器老化装置300包括腔体301和高透镜片303。其中，腔体301为具有入光口302的密闭结构，从而从入光口302入射到腔体301内的激光束将封闭住，以避免漏光影响老化测试准确性，同时确保操作安全性。此外，腔体301可以采用铝合金等具有较好热效应的材料围合而成，以加快对激光束的吸收热转换效率。

在一些实施方式中，还可以对腔体301的内外表面进行氧化发黑处理，以改善对激光束吸收的效果，从而使激光束的能量尽可能的转换成腔体301的热能。在本实施方式中，可以在入光口302处设置固定件，以通过该固定件将激光器100的输出头200固定在合适的位置，使从输出头200输出的激光束较好的从入光口302入射到腔体301内，提高腔体301对激光束的吸收效率。

在上述实施方式中，高透镜片303设置于腔体301内并将腔体301分隔为入射腔304和吸收腔305。入光口302位于入口腔远离高透镜片303的一端，以在待老化激光器100的输出头200固定在出光口处时，激光器100所出射的激光束将经入射腔304透过高透镜片303入射至吸收腔305而被吸收转换成热量；进而可以通过对腔体301温度的监控来实现对激光器100进行老化测试，结构简单，成本低，且将激光束的能量转换成热量的形式安全性较好。由于吸收腔305跟入射腔304之间通过高透镜片303隔离开来，从而防止了吸收腔305在吸收激光束能量时所产生的颗粒污染激光器100的输出头200。

需要说明的是，高透镜片303的尺寸大于激光束在高透镜片303处的光斑尺寸，也就是说，从激光器100的输出头200出射的激光束将全部经入光口302透过该高透镜片303入射到吸收腔305而被吸收，将激光束的能量以热量的形式呈现出来，从而避免老化过程中因部分激光束未被吸收腔305吸收转换成热量而影响测试准确性。

上述实施方式中，腔体301的侧壁开设有流体通道(图中未示出)，该流体通道具有进出水口307，以便冷却水经该进出水口307循环流经流体通道，从而带走热量给腔体301降温，避免温度过高损坏老化设备和激光器100而影响老化效果。

继续参照图1所示，吸收腔305的内壁具有反射面305a，反射面305a与透过高透镜片303的激光束相对且与激光束的入射光路呈夹角设置，以使经过反射面305a反射的激光束偏离激光束的入射光路，将激光束反射到吸收腔305的不同位置，提高吸收效率，进而加快老化。

在一些实施方式中，反射面305a为曲面，以使入射反射面305a的激光束在吸收腔305内散射，从而可以将激光束大范围的散射开来，使得吸收腔305可以对激光束的能量进行吸收而转换成热量并以稳定的形式呈现出来。

在一些实施方式中，反射面305a可以是漫反射平面，当然，在吸收腔305与入射腔304整体呈瓢状时，即吸收腔305跟入射腔304呈接近垂直设置时，还可以将该反射面305a相对入射腔304中激光束的入射光路呈一定倾角设置，例如45°倾角，使得经过该反射面305a反射后的激光束可以射入到吸收腔305的底部位置，充分吸收激光束的能量而提高热转换效率。需要说明的是，入射腔304是具有一定长度的管道结构，从而降低激光束在腔体301内的功率密度。例如，在一些实施方式中，入射腔304在沿激光束的入射光路的长度是20cm，使得入射腔304不至于过长的占用空间，也有效的降低激光束的功率密度。

上述实施方式中，吸收腔305内设有光功率传感器308，该光功率传感器308用于监控吸收腔305内的光照度。光功率传感器308可以是光电二极管，从而将吸收腔305内的光照度所呈现的光信号转换成电信号。具体的，光电二极管的输出电流跟光照度之间具有良好的线性关系，该光电二极管受光照后形成的输出电流，也称为光电流；光照的强度越大，光电流也越大，从而吸收腔305内的光照度变化会引起光电二极管的光电流变化，即光信号转换成电信号。在本实施方式中，利用这种方式将吸收腔305内的光照度进行电子量化，将转换后的电信号反馈到信号处理模块，便可以实现对吸收腔305内的光照度进行监控。例如，当高功率激光的输出功率突然增加或降低时，光照度也会出现一定范围的波动，从而引起光电二极管的光电流的变化，由于光电二极管的会将该变化以电信号的形式反馈到信号处理模块，进而可以通过对信号处理模块进行预设实施对老化过程的可控性；具体的，当信号处理模块接收到光电二极管的光电流超出预设范围时，信号处理模块可以通过控制外围警报电路的形式发出警报，也可以通过生成控制信号的形式关闭激光器100，从而避免损坏老化装置和激光器100。

吸收腔305的内壁上于反射面305a周围设有凹槽结构306，从而增强对激光束的吸收效率。需要说明的是，由于激光束透过高透镜片303后将经过反射面305a反射，因而，凹槽结构306设置在吸收腔305除反射面305a的内壁上，从而在不影响反射面305a对激光束光路的反射效果下，提高对激光束的吸收转化热效率，实现快速老化。

结合图2所示，在一些实施方式中，凹槽结构306包括呈经纬交织排布的多个第一槽棱306a和多个第二槽棱306b，相邻第一槽棱306a与相邻第二槽棱306b所围合的区域呈曲面。这样，不经形成凹槽结构306的第一槽棱306a和第二槽棱306b具有较好的热转换效率，而且可以利用该呈曲面的区域增大光照面，从而可以更好的将激光束的能量转换成热能。

在一些实施方式中，腔体301上设有温度探头309，从而在老化过程中对腔体301的温度进行监控。在本实施方式中，该温度探头309与信号处理模块电连接，从而使温度探头309所获得的温度信息反馈到信号处理模块，使信号处理模块可以在温度异常时做出响应。例如，将可能会影响老化进程或设备安全的温度范围预设到信号处理模块，从而在老化过程中，当温度探头309反馈到信号处理模块的温度超出预设范围时，信号处理模块可以通过控制外围警报电路的形式发出警报，也可以通过生成控制信号的形式关闭激光器100，从而避免损坏老化装置和激光器100。

在一些实施方式中，还可以利用信号处理模块控制流经流体通道的冷却水流量，以在温度探头309所反馈的腔体301的温度超出预设范围时，通过这种方式调节冷却水流量，来使腔体301的温度控制在合适的范围内，持续老化进程。例如，当温度探头309探测的温度值低于预设范围的下限值时，信号处理模块发出控制信号减少流经流体通道的冷却水流量，以使腔体301的温度恢复至预设范围；相应的，当温度探头309探测的温度值高于预设范围的上限值时，可以在一定的范围内加快冷却水流经流体通道，进而提高散热效率将腔体301的温度降低至预设范围内。或者在温度探头309所测得的温度偏离预设范围太多时，避免损坏设备，可以通过信号处理模块发出控制信号关闭激光器100，在此不再一一赘述。

相应的，本发明还提供了一种利用上述激光器老化装置300进行老化的方法，将待老化的激光器100所输出的激光束经入射腔304透过高透镜片303，使透过高透镜片303的激光束入射至吸收腔305而被吸收转换成热量；经进出水口307向流体通道循环供给冷却水，以水冷散热的方式及时带走激光束转化的热量。该老化方法中，利用吸收腔305将待老化的激光器100所出射的激光束能量转换成热能，进而可以通过对腔体301温度的监控来实现对激光器100进行老化测试，简化老化进程，同时这种老化方法降低了对激光器100老化测试的成本，且将激光束的能量转换成热量的形式安全性较好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光器老化装置，其特征在于，包括：

腔体，所述腔体为具有入光口的密闭结构；

高透镜片，设于所述腔体内并将所述腔体分隔为入射腔和吸收腔；所述入光口位于所述入口腔远离所述高透镜片的一端，以在激光器的输出头固定在所述出光口处时，所述激光器所出射的激光束将经所述入射腔透过所述高透镜片入射至所述吸收腔而被吸收转换成热量；

所述腔体的侧壁开设有流体通道，所述流体通道具有进出水口，以便冷却水经所述进出水口流经所述流体通道。

2.根据权利要求1所述的激光器老化装置，其特征在于，所述吸收腔的内壁上具有反射面，所述反射面与透过所述高透镜片的激光束相对且与所述激光束的入射光路呈夹角设置，以使经过所述反射面反射的激光束偏离所述激光束的入射光路。

3.根据权利要求2所述的激光器老化装置，其特征在于，所述反射面为曲面，以使入射所述反射面的激光束在所述吸收腔内散射。

4.根据权利要求3所述的激光器老化装置，其特征在于，所述吸收腔内设有光功率传感器，所述光功率传感器用于监控所述吸收腔内的光照度。

5.根据权利要求4所述的激光器老化装置，其特征在于，所述光功率传感器包括光电二极管。

6.根据权利要求3所述的激光器老化装置，其特征在于，所述吸收腔的内壁上于所述反射面周围设有凹槽结构。

7.根据权利要求6所述的激光器老化装置，其特征在于，所述凹槽结构包括呈经纬交织排布的多个第一槽棱和多个第二槽棱，相邻所述第一槽棱与相邻所述第二槽棱所围合的区域呈曲面。

8.根据权利要求1所述的激光器老化装置，其特征在于，所述腔体上设有用于监控所述腔体温度的温度探头。

9.根据权利要求1所述的激光器老化装置，其特征在于，所述高透镜片的尺寸大于所述激光束在所述高透镜片处的光斑尺寸。

10.一种利用如权利要求1至9任一项所述激光器老化装置进行老化的方法，其特征在于，将待老化的激光器所输出的激光束经所述入射腔透过所述高透镜片，使透过所述高透镜片的激光束入射至所述吸收腔而被吸收转换成热量；经所述进出水口向所述流体通道循环供给冷却水，以水冷散热的方式及时带走所述激光束转化的热量。