CN108680973A - 高功率激光传输通道防杂散光的结构 - Google Patents

高功率激光传输通道防杂散光的结构 Download PDF

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孙明营
郭亚晶
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Abstract

一种高功率激光传输通道防杂散光的结构，其特征是在高功率激光传输通道的内壁粘贴有吸收玻璃层和白宝石漫反射层。本发明能够防止杂散光对金属光传输通道的直接辐照，进而有效降低光传输通道内部污染物含量，保护内部光学元件，提高整个激光系统运行通量和使用寿命。

Description

高功率激光传输通道防杂散光的结构
技术领域
本发明涉及高功率激光装置,特别是一种高功率激光传输通道防杂散光的结构。
背景技术
在高功率激光驱动器中，光学元件的增透膜在实际制作过程汇总并不能做到很完美，它对入射激光通常情况下至少存在0.5％的反射，这些透射式光学元件反射的剩余激光，将会在光传输系统中某些地方汇聚，形成鬼像。为了有效保护光束传输通道内光学元件，设计本类型驱动器时，不能避免的就将其汇聚到传输通道上。由于金属的损伤阈值低，杂散光直接在其表面成像，会导致大量金属颗粒产生，污染内部光学元件，进而导致整个驱动器系统运行通量进一步降低。为了避免这一现象产生，目前解决方案有两种，第一种是通过优化内部光学元件的排布减少鬼像产生，第二种是在光束传输通道内壁贴一层熔石英玻璃。第一种没有从根本上面解决金属污染问题，第二种熔石英损伤阈值较低，杂散光直接辐照会产生新污染物，而且杂散光在熔石英表面反射产生二次光污染，因此需要对现有的防护措施进行改进创造，提高激光驱动器运行的空间洁净度。
发明内容
本发明是提供一种高功率激光传输通道防杂散光的结构。以解决背景技术中杂散光辐照金属光束传输通道表面所造成的金属颗粒污染问题，该结构提高了整个密闭空间的洁净度，能有效保护激光驱动器内部高功率激光传输通道光学元件，提高激光驱动器的运行通量和使用寿命。
本发明的技术解决方案如下:
一种高功率激光传输通道防杂散光的结构，其特点是在所述的高功率激光传输通道的内壁粘贴有吸收玻璃层和白宝石漫反射层。
所述的白宝石层的内表面,即朝传输通道的一面为正弦结构，周期为1mm～10mm,峰谷值d为0.1mm～1mm；外表面,即与所述的吸收玻璃层(2)相粘贴的一面,利用金刚砂对表面进行加工处理后放入浓度适宜的HF酸洗液中清洗,去除表面的划痕与坑点缺陷。
所述的吸收玻璃层使用掺杂了1064nm、532nm、355nm三种波长吸收离子的吸收玻璃,且吸收玻璃的厚度为d。
本发明的创新点在于：
本发明使用高损伤阈值的白宝石有效防止杂散光对光束传输通道的直接辐照，经过特殊处理的白宝石表面和高光学吸收比吸收玻璃有效防止杂散光对光束传输通道的再次污染。
实验表明，本发明能够防止杂散光对金属光传输通道的直接辐照，进而有效降低光传输通道内部污染物含量，高了装置的洁净度，有效地保护内部光学元件，提高整个激光系统运行通量和使用寿命。
附图说明
图1是高功率激光驱动器光束传输通道剖面图
图2是高功率激光驱动器光束传输通道正视图
图3是高功率激光驱动器光束传输通道左视图
图4是所述的白宝石漫反射层3的部分放大图
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,但不应以此限制本发明的保护范围.
先请参阅图1、图2和图3，由图可见，本发明高功率激光传输通道防杂散光的结构，是在高功率激光传输通道1的内壁粘贴有吸收玻璃层2和白宝石漫反射层3。4为激光传输通道的光学元件。1为金属的光束传输通道。
参阅图4，图4是所述的白宝石漫反射层3的部分放大图，所述的白宝石漫反射层3的厚度为31，内表面32,即朝传输通道的一面为正弦结构，周期为1mm～10mm,峰谷值d为0.1mm～1mm；外表面33,即与所述的吸收玻璃层2相粘贴的一面,利用金刚砂对表面进行加工处理后放入浓度适宜的HF酸洗液中清洗,去除表面的划痕与坑点缺陷。
所述的吸收玻璃层2使用掺杂了1064nm、532nm、355nm三种波长吸收离子的吸收玻璃,且吸收玻璃的厚度为d。
在相同的实验条件下，一系列损伤实验研究表明，白宝石在1064nm、532nm、355nm三个波段激光损伤阈值都高于熔石英玻璃。以下从两个方面对这一实验结果进行分析，首先，白宝石禁带宽度为9.91ev，熔石英禁带宽度为7.8ev，根据能带理论，在相同的频率光子作用下，熔石英中价带电子更容易跃迁成为导带电子，材料更容易发生损伤；其次，目前测得的熔石英热传导系数为0.5，白宝石热传导系数为1.0，在相同热量吸收的情况下，较高的热传导系数使得白宝石吸收的热量很快被传播到周围，相反熔石英较低的热传导系数使得其在较小的能量吸收情况下即发生热致损伤。因此在实验测试激光损伤阈值的过程中，相同粗糙度和类似的后期处理工艺，白宝石损伤阈值明显高于熔石英损伤阈值。
为防止杂散光二次反射对光束传输通道产生的再次污染，本发明结合使用以下两种技术：白宝石(厚度为a)背向传输通道一侧表面经特殊加工处理，使其表面粗超度维持在Ra bμm-Ra cμm之间；白宝石面向传输通道一侧表面加工为1mm～10mm周期正弦结构,峰谷值d为0.1mm～1mm。白宝石的背向传输通道一侧表面黏贴一层高吸收比的吸收波玻璃(厚度为d)。
目前在高功率激光驱动器中，主要通过优化光学元件排布或者加一层普通的熔石英来保护光束传输通道内部被杂散光辐照，本发明将高损伤阈值、表面粗超的白宝石配有高光学吸收比的吸收玻璃粘贴到激光驱动器传输通道内壁。在激光器运行过程中，由光学传输元件所引发的鬼影在防护层汇聚时，其能量密度小于白宝石损伤阈值，这样就不会产生金属污染物或其他类型污染物。同时，白宝石粗超的表面将散射光散射开来，内部吸收玻璃较好的光学吸收特性将透射光吸收，防止二次光污染的产生。实验表明，本发明能够防止杂散光对金属光传输通道的直接辐照，进而有效降低光传输通道内部污染物含量，高了装置的洁净度，有效地保护内部光学元件，提高整个激光系统运行通量和使用寿命。

Claims (3)

1.一种高功率激光传输通道防杂散光的结构，其特征是在高功率激光传输通道的内壁(1)粘贴有吸收玻璃层(2)和白宝石漫反射层(3)。
2.根据权利要求1所述的高功率激光传输通道防杂散光的结构，其特征在于：所述的白宝石层的内表面,即朝传输通道的一面为正弦结构，周期为1mm～10mm,峰谷值d为0.1mm～1mm；外表面,即与所述的吸收玻璃层(2)相粘贴的一面,利用金刚砂对表面进行加工处理后放入浓度适宜的HF酸洗液中清洗,去除表面的划痕与坑点缺陷。
3.根据权利要求1或2所述的高功率激光传输通道防杂散光的结构，其特征在于：所述的吸收玻璃层(2)使用掺杂了1064nm、532nm、355nm三种波长吸收离子的吸收玻璃,且吸收玻璃的厚度为d。
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