CN211955982U - 一种高精度连续可调的稳定输出激光功率衰减装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高精度连续可调的稳定输出激光功率衰减装置，包括：半波片旋转装置、偏振分光棱镜、第一全反射镜、第二全反射镜、激光能量计及控制器；通过步进电机带动半波片旋转，使入射激光通过半波片后偏振方向发生不同的偏转，不同偏振方向激光的通过偏振分光棱镜后，射出的第一线偏振光的光强度占比不同，继而实现输入激光功率的调节；同时，通过激光能量计检测经过第一全反射镜的激光漏光的功率，控制器接收激光能量计的功率信号后控制步进电机的偏转而调整半波片的转动角度，以调整经过衰减的激光功率。该激光功率衰减装置能对入射激光的高精度连续可调的功率衰减，并保证其输出功率稳定性。

Description

一种高精度连续可调的稳定输出激光功率衰减装置

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，特别涉及一种高精度连续可调的稳定输出激光功率衰减装置。

背景技术

目前，激光在多个领域得到广泛的应用，在激光器的使用过程中，由于激光用元器件特性或光路分光系统的要求，或所加工材料需要不同的激光功率等，需要对激光能量的大小进行调节。为了实现这一功能，需要一种激光功率衰减系统，可以方便快捷的完成对激光功率的衰减。

现有激光器衰减装置的衰减调节的精度和稳定性较差。

实用新型内容

本申请提供了一种高精度连续可调的稳定输出激光功率衰减装置，解决了或部分解决了现有技术中激光器衰减装置的衰减调节精度和稳定性较差的技术问题，实现对入射激光的高精度连续可调的功率衰减，并保证其输出功率稳定性的技术效果。

本申请提供的一种高精度连续可调的稳定输出激光功率衰减装置，包括：半波片旋转装置、偏振分光棱镜、第一全反射镜、第二全反射镜、激光能量计及控制器，

所述半波片旋转装置包括：壳体、半波片、底座及步进电机，所述壳体设置入射口和出射口；所述半波片、所述底座及所述步进电机设置在所述壳体内；所述入射口进入的激光经所述半波片偏振后从所述出射口出来；所述半波片固定在所述底座上，所述底座固定在所述步进电机的输出端；所述步进电机驱动所述半波片转动，以改变所述激光的偏振方向；

所述偏振分光棱镜设置在所述出射口之后，将出射的所述激光分成相互垂直的第一线偏振光和第二线偏振光；所述第一线偏振光沿所述激光的入射方向射出；

所述第一全反射镜设置在所述偏振分光棱镜之后，所述第一全反射镜的入射镜面法线与所述激光的入射方向呈45°角；

所述第二全反射镜设置在所述第一全反射镜的反射光路上，所述第二全反射镜与所述第一全反射镜平行设置；

所述激光能量计设置在所述第一全反射镜之后，以检测所述第一全反射镜的漏光的功率；

所述控制器与所述激光能量计及所述步进电机电性连接，所述控制器接收所述激光能量计的功率信号后控制所述步进电机的转动角度。

作为优选，还包括吸光体，设置在所述第二线偏振光的光路中，以吸收所述第二线偏振光。

作为优选，还包括散热装置，与所述吸光体连接，以吸收所述吸光体的热量。

作为优选，所述半波片为平行光轴切割的石英板。

作为优选，所述偏振分光棱镜通过一对直角棱镜胶合制得，其中一所述直角棱镜的斜边镀有偏振分光介质膜。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

通过设置由半波片旋转装置、偏振分光棱镜、第一全反射镜、第二全反射镜、激光能量计及控制器组成的激光功率衰减装置；通过步进电机带动半波片旋转，使入射激光通过半波片后偏振方向发生不同的偏转，不同偏振方向激光的通过偏振分光棱镜后，射出的第一线偏振光的光强度占比不同，继而实现输入激光功率的调节；同时，通过激光能量计检测经过第一全反射镜的激光漏光的功率，控制器接收激光能量计的功率信号后控制步进电机的偏转而调整半波片的转动角度，以调整经过衰减的激光功率，达到稳定的激光功率输出。这样，有效解决了现有技术中激光器衰减装置的衰减调节精度和稳定性较差的技术问题，实现对入射激光的高精度连续可调的功率衰减，并保证其输出功率稳定性的技术效果。

附图说明

图1为本申请实施例提供的高精度连续可调的稳定输出激光功率衰减装置的结构示意图。

(其中各标号代表的部件依次为：1半波片旋转装置、2吸光体、3第二全反射镜、4激光能量计、5偏振分光棱镜、6第一全反射镜、7控制器)

具体实施方式

激光功率稳定对于应用十分重要，闭环的反馈控制可以利用衰减度调节来实时实现输出功率的稳定。我们通过采用半波片和偏振分光棱镜组合的方式，基于偏振原理来改变激光的光强，达到控制输出激光的能量的目的。

下面通过具体实施例来详细介绍本申请提供的稳定输出激光功率衰减装置的结构特征和工作原理：

参见附图1，该激光功率衰减装置，包括：半波片旋转装置1、偏振分光棱镜5、第一全反射镜6、第二全反射镜3、激光能量计4、控制器7、吸光体2和散热装置。半波片是平行光轴切割的石英板，可使出射光的偏振方向发生转动，但能量不会损失。偏振分光棱镜5能把入射光分成两束垂直的线偏振光(P偏振光和S偏振光)。其中P偏振光完全通过偏振分光棱镜，而S偏振光以45度角被反射，出射方向与P偏振光成90度角，从而达到输出光束能量衰减的目的。此偏振分光棱镜5由一对高精度直角棱镜胶合而成，其中一个棱镜的斜边上镀有偏振分光介质膜。

激光从入射口进入半波片旋转装置1，半波片旋转装置1中有一λ/2半波片固定于底座上，底座连接步进电机，可通过步进电机控制半波片的旋转。经过半波片改变偏振方向的光束，通过偏振分光棱镜5时，被分成两束垂直的线偏振光，其中一束(第一线偏振光)完全通过至第一全反射镜6，另一束(第二线偏振光)以45°角被反射，完全通过的一束光在经过第一全反射镜6和第二全反射镜3后输出，从而达到光束衰减的目的。输入激光在通过旋转的半波片后偏振方向发生不同的偏转，由于不同偏振方向激光的P光和S光分量不同，通过偏振分光棱镜5后，最终输出的分束光强度占比不同，实现了对输入激光衰减比率的调节，也即对输出激光功率进行调节。

为了保证经过衰减的激光功率的稳定性输出，在第一全反射镜6后面放置一激光能量计4(具体可以是光电探头)，用来检测经过第一全反射镜6的激光漏光的功率，该激光能量计4将测得的功率数据实时反馈给控制器7，控制器7再通过控制步进电机的偏转来调整半波片的旋转角度，以此来调整经过衰减的激光功率，达到稳定的激光功率输出。

同时，对于经过偏振分光棱镜5时被反射的分光束(第二线偏振光)，未经利用会对装置中的光学元件造成一定危害，因此在第二线偏振光的光路上设置一个吸收体2，对第二线偏振光进行吸收。考虑到吸光体2的长时间使用会带来发热，可在吸光体2的外部接入散热装置(具体可以为冷水系统)。

通过以上装置可实现对入射激光的高精度连续可调的功率衰减，并保证其输出功率的稳定性。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高精度连续可调的稳定输出激光功率衰减装置，其特征在于，包括：半波片旋转装置、偏振分光棱镜、第一全反射镜、第二全反射镜、激光能量计及控制器，

所述半波片旋转装置包括：壳体、半波片、底座及步进电机，所述壳体设置入射口和出射口；所述半波片、所述底座及所述步进电机设置在所述壳体内；所述入射口进入的激光经所述半波片偏振后从所述出射口出来；所述半波片固定在所述底座上，所述底座固定在所述步进电机的输出端；所述步进电机驱动所述半波片转动，以改变所述激光的偏振方向；

所述偏振分光棱镜设置在所述出射口之后，将出射的所述激光分成相互垂直的第一线偏振光和第二线偏振光；所述第一线偏振光沿所述激光的入射方向射出；

所述第一全反射镜设置在所述偏振分光棱镜之后，所述第一全反射镜的入射镜面法线与所述激光的入射方向呈45°角；

所述第二全反射镜设置在所述第一全反射镜的反射光路上，所述第二全反射镜与所述第一全反射镜平行设置；

所述激光能量计设置在所述第一全反射镜之后，以检测所述第一全反射镜的漏光的功率；

所述控制器与所述激光能量计及所述步进电机电性连接，所述控制器接收所述激光能量计的功率信号后控制所述步进电机的转动角度。

2.如权利要求1所述的高精度连续可调的稳定输出激光功率衰减装置，其特征在于，还包括吸光体，设置在所述第二线偏振光的光路中，以吸收所述第二线偏振光。

3.如权利要求2所述的高精度连续可调的稳定输出激光功率衰减装置，其特征在于，还包括散热装置，与所述吸光体连接，以吸收所述吸光体的热量。

4.如权利要求1所述的高精度连续可调的稳定输出激光功率衰减装置，其特征在于，所述半波片为平行光轴切割的石英板。

5.如权利要求1所述的高精度连续可调的稳定输出激光功率衰减装置，其特征在于，所述偏振分光棱镜通过一对直角棱镜胶合制得，其中一所述直角棱镜的斜边镀有偏振分光介质膜。

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