CN108761621A - 带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，包括基座、覆膜和浮雕三部分，基座上覆盖一层金属覆膜，金属覆膜上方是由非交叉金属条形成的浮雕。优点为：一是使用本镜片的激光器发射的激光切割效果是现有的2倍以上；二是在目标模式下，本镜片的反射率达到99%;三是本镜片只由金属制成，所以增加了损伤阀值，此外，本镜片只由三部分构成，所以简化了设计。
Description
技术领域
本发明涉具体是指增加损伤阀值和简化设计的带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片。
背景技术
目前，各类激光已广泛应用于军事、民用和科学研究等领域。激光在工业中应用最为广泛一项是用于切割金属板材。高功率激光光束沿着需要切割物体的轮廓移动；金属表面吸收激光射线；金属由激光所融化，再由辅助气流塑造成型。激光切割的效果由初始物理程序决定：在切口处的前面和边缘部位吸收激光。通常来说，激光射线的吸收很大程度上取决于偏振性（电场矢量的方向）。吸收P波要比吸收S波多十倍。所有激光切割机的生产商都使用环形偏振（电场矢量，旋转速度快）。切口前部和侧方的激光吸收都是相同的，而且吸收效果介于P波和S波之间。他们通过以下两种方式解决了生成环形偏振光束的难题：
生成均匀平面偏振光束（激光光束上所有点的偏振参数都相同）。
通过变流器，将平面偏振转化成环形偏振。
使用放射偏振的激光射线可以使金属表面的激光吸收率增加两倍。这种特殊激光模式，在激光光束横截面上的每一个点都是平面偏振，但是在这一点上，电场矢量是定向沿着激光半径前行。这种偏振保证P波在切口前部和侧面的吸收。
这种生成环形偏振模式是很便利的，可以从两方面看出：
生成不平均的角化偏振光束（在这一点上，电场矢量垂直于光束半径）。
通过特殊变流器，将角化偏振转化为放射偏振。
生成角化偏振激光模式的有效方式是使用偏振选择镜片。这种镜片对角化偏振射线剧透高反射率，并对垂直偏振射线具有低反射率。偏振选择镜片是由表面带金属浮雕衍射镜片制成。电场矢量的射线反射率平行或垂直与凹槽是有很大的不同之处。这类镜片有以下三点要求：
生成高反射率的偏振。
生成低反射率的垂直偏振。
高功率激光器中的镜片具有高损伤阀值。
发明内容
本发明针对以上问题，提供增加损伤阀值和简化设计的带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片。
本发明的发明目的通过以下方案实现：带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，包括基座、覆膜和浮雕三部分，基座上覆盖一层金属覆膜，金属覆膜上方是由非交叉金属条形成的浮雕。
进一步的，基座为高导热性金属基座，金属覆膜对激光辐射具有低反射率，浮雕为高反射率金属浮雕。
进一步的，基座金属为铜，覆膜金属为钛，浮雕为金条。
进一步的，浮雕的形状为周期恒定的数个同心圆或一个螺旋形。
进一步的，浮雕上的条纹分布的周期小于激光的波长。
本发明的有益效果在于：一是使用本镜片的激光器发射的激光切割效果是现有的2倍以上；二是在目标模式下，本镜片的反射率达到99%;三是本镜片只由金属制成，所以增加了损伤阀值，此外，本镜片只由三部分构成，所以简化了设计。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图。
图2 为本发明的俯视图。
图3为角向和径向偏振激光光束。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明：
实施例1，参照附图1-3所示，本发明：带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，包括基座1、覆膜2和浮雕3三部分，基座1上覆盖一层金属覆膜2，金属覆膜上方是由非交叉金属条形成的浮雕3。
带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，基座为高导热性金属基座，金属覆膜对激光辐射具有低反射率，浮雕为高反射率金属浮雕。
带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，基座金属为铜，覆膜金属为钛，浮雕为金条。
带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，浮雕的形状为周期恒定的数个同心圆或一个螺旋形。
带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，浮雕上的条纹分布的周期（T）小于激光的
波长（），=10.6微米,T=3微米，相邻浮雕间的凹槽宽度为(b)，b= 2T/3，常规要求是：b/
a的比率越大,“偏振选择”的参数越好.浮雕的深度（d）由浮雕材料、覆膜材料和浮雕的几何
参数决定。深度已经算出。d=2.2 微米，“偏振选择” 本质上取决于 “d”。
带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，基座1底部设有内凹的半径逐渐缩小的圆，相邻圆之间形成台阶面。
实施例2，参考附图1-3，本发明为带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，包括反射表面基座1，反射表面基座表面覆盖有钛金属覆膜2以及由非交叉金条生成的衍射格栅。这种设计提供了偏振选择性：不同反射率的偏振平行或垂直于凹槽。镜片和形状为周期恒定的数个同心圆或一个螺旋形组成的浮雕一同安装在激光谐振腔内，并生成角化偏振激光光束。利用知名变流器，角化偏振激光光束被转化成放射状偏振光束。在激光切割金属时，对放射状偏振光束的吸收比现有激光切割器使用环形偏振激光器要高2倍。
带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，反射表面基座为高导热性金属基座，钛金属覆膜对激光辐射具有低反射率，衍射格栅为高反射率金属浮雕。
带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，反射表面基座为铜。
带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，浮雕的形状为周期恒定的数个同心圆或一个螺旋形。
带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，反射表面基座的另一面贴合冷却系统。
带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，浮雕上的条纹分布的周期（T）小于激光的
波长（），=10.6 微米, T=3微米，相邻浮雕间的凹槽宽度为(b)，b= 2T/3，常规要求是：
b/a的比率越大,“偏振选择”的参数越好.浮雕的深度（d）由浮雕材料、覆膜材料和浮雕的几
何参数决定。深度已经算出。d=2.2 微米，“偏振选择”本质上取决于“d”。
带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，包括基座，金属覆膜和反射表面上的衍射格栅。这使激光生成角化偏振模式，并由现有技术转化成放射状偏振模式。由此，大大增强了所需激光光束的质量。与现有技术相比，本发明的优点如下：配有本发明的激光器所获得的激光束，切割效果为正常激光的2倍以上；因此，本发明可广泛应用于切割、焊接等工业加工中。
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本领域普通技术人员应当了解，可以不限于上述实施例的描述，在权利要求书的范围内，可作出形式和细节上的各种变化。
Claims (5)
1.带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，其特点在于：包括基座、覆膜和浮雕三部分，基座上覆盖一层金属覆膜，金属覆膜上方是由非交叉金属条形成的浮雕。
2.据权利要求1所述的带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，其特征在于：基座为高导热性金属基座，金属覆膜对激光辐射具有低反射率，浮雕为高反射率金属浮雕。
3.据权利要求2所述的带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，其特征在于：基座金属为铜，覆膜金属为钛，浮雕为金条。
4.根据权利要求1所述的带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，其特征在于：浮雕的形状为周期恒定的数个同心圆或一个螺旋形。
5.根据权利要求4所述的带高功率激光谐振腔的偏振选择镜片，其特征在于：浮雕上的条纹分布的周期小于激光的波长。
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|---|---|---|---|---|
| CN113422283A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-21 | 伯纳激光科技有限公司 | 一种用于高功率激光器谐振腔的偏振选择镜 |
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|---|---|---|---|---|
| CN102157894A (zh) * | 2011-03-21 | 2011-08-17 | 华中科技大学 | 一种基于光栅的轴对称偏振谐振腔镜 |
| CN106785852A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-05-31 | 伯纳激光科技有限公司 | 高功率激光器中谐振腔的偏振选择性镜片 |
| CN206471668U (zh) * | 2017-02-23 | 2017-09-05 | 伯纳激光科技有限公司 | 一种具有偏振选择性镜片的激光器 |
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