CN2511023Y - 一种液晶光阀激光束空间整形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液晶光阀激光束空间整形装置,本实用新型的装置含有起偏器、液晶光阀、检偏器、空间滤波器、劈板、科学面阵CCD相机、计算机和液晶光阀的驱动电路。激光束依次通过起偏器、液晶光阀、检偏器、空间滤波器和劈板,劈板反射一部分激光能量给科学面阵CCD相机,科学面阵CCD相机和计算机、液晶光阀的驱动电路依次连接,液晶光阀和其驱动电路连接。采用本实用新型可以对光束进行软边切趾并进行实时的全截面的空间整形,弥补了锯齿光阑和中性滤光片的不足。系统要求改变时,可通过软件迅速实时地重新进行光束空间整形,而不必更换硬件;光路对准时只需在计算机上调整RGB图象的位置,而不用移动液晶光阀。配合控制系统软件即可自动地对光束进行任意的空间强度调制。可以根据需要编程调节输出光束的形状和光束口径。

Description

一种液晶光阀激光束空间整形装置

1、技术领域：

本实用新型涉及高功率激光的光束空间整形领域。

2、现有技术：

在高功率激光系统中，为了减小自聚焦效应、提高输出光束的填充因子、提高系统安全运行通量及补偿主放大器的增益不均匀性，需对光束进行空间整形，输出近场调制度较低的超高斯平顶光束。

空间整形器件通常采用锯齿光阑或中性滤光片。

锯齿光阑是将光阑边缘做成锯齿状，其后滤波器的小孔合适时将起到软化边缘的效果，有效控制边缘衍射效应引起的空间强度调制。

中性滤光片是通过调节玻璃基片上各点沉淀金属铬的量，控制各点透过率，从而达到光束空间整形的目的。

锯齿光阑能对注入光束进行软边切趾，产生方形光束并有效控制边缘衍射，但不能在光束整个截面上进行强度调制，中性滤光片制作复杂，制作周期长，机械对准困难，不能进行实时的空间整形，系统要求改变时必需重新制作滤光片。

3、发明内容

本实用新型的目的是提供一种液晶光阀激光束空间整形装置。

本实用新型的一种液晶光阀激光束空间整形装置，其特点在于采用液晶光阀作为空间整形主要器件。

本实用新型的装置含有起偏器、液晶光阀、检偏器、空间滤波器、劈板、科学面阵CCD相机、计算机和液晶光阀的驱动电路。激光束依次通过起偏器、液晶光阀、检偏器、空间滤波器和劈板，劈板反射一部分激光能量给科学面阵CCD相机，科学面阵CCD相机和计算机、液晶光阀的驱动电路依次连接，液晶光阀和其驱动电路连接。

液晶光阀采用TFT型液晶光阀，或其他形式的高分辨率距阵型液晶光阀。

起偏器和检偏器分别采用洛匈棱镜，也可采用格兰棱镜、薄膜偏振片等其他偏振器件。

空间滤波器的滤波小孔直径为五到二十倍衍射极限。

起偏器、液晶光阀和检偏器三者构成空间整形单元；计算机产生一个RGB图象信号传给液晶光阀的驱动电路，进而驱动液晶光阀，RGB图象的灰度决定了空间整形单元的透过率，控制RGB图象每一点的灰度就可以控制液晶光阀每一点的透过率，从而对光束空间强度分布进行调制；空间滤波器用来滤掉液晶光阀的网格结构带来的高频调制；激光束的一小部分能量经劈板反射给科学面阵CCD相机，科学面阵CCD相机测得激光束空间强度分布，反馈给计算机，然后软件依据此反馈调节RGB图象各点的灰度，通过液晶光阀的驱动电路控制液晶光阀，最终由起偏器、液晶板和检偏器三者构成空间整形单元完成对激光束的空间整形。

4、附图说明

图1是本实用新型的原理示意图

图2是本实用新型的实施例激光束整形前光斑及线测量图

图3是本实用新型的实施例激光束整形后光斑及线测量图

图1中：1、起偏器，2、液晶光阀，3、检偏器，4、空间滤波器，5、液晶光阀的驱动电路，6、科学面阵CCD相机，7、计算机，8、劈板

本实用新型的装置含有起偏器1、液晶光阀2、检偏器3、空间滤波器4、劈板8、科学面阵CCD相机6、计算机7和液晶光阀的驱动电路5。激光束依次通过起偏器1、液晶光阀2、检偏器3、空间滤波器4和劈板8，劈板8反射一部分激光能量给科学面阵CCD相机6，科学面阵CCD相机6和计算机7、液晶光阀的驱动电路5依次连接，液晶光阀2和其驱动电路5连接。

起偏器1、液晶光阀2和检偏器3三者构成空间整形单元；计算机7产生一个RGB图象信号传给液晶光阀的驱动电路5，进而驱动液晶光阀2，RGB图象的灰度决定了空间整形单元的透过率，控制RGB图象每一点的灰度就可以控制液晶光阀2每一点的透过率，从而对光束空间强度分布进行调制；空间滤波器4用来滤掉液晶光阀2的网格结构带来的高频调制；激光束的一小部分能量经劈板8反射给科学面阵CCD相机6，科学面阵CCD相机6测得激光束空间强度分布，反馈给计算机7，然后控制系统软件依据此反馈调节RGB图象各点的灰度，通过液晶光阀的驱动电路5控制液晶光阀2，最终由起偏器1、液晶光阀2和检偏器3三者构成空间整形单元完成对激光束的空间整形。

图2中2-1是整形前光斑图(高斯分布)，2-2是整形前光斑线测量图。

图3中3-1是整形后光斑图(超高斯近平顶分布)，3-2是整形后光斑线测量图。

5.实施例

本实用新型的装置含有起偏器1、液晶光阀2、检偏器3、空间滤波器4、劈板8、科学面阵CCD相机6、计算机7和液晶光阀的驱动电路5。激光束依次通过起偏器1、液晶光阀2、检偏器3、空间滤波器4和劈板8，劈板8反射一部分激光能量给科学面阵CCD相机6，科学面阵CCD相机6通过光纤和计算机7中的图象采集卡连接，计算机7通过RGB接口分别和显示器、液晶光阀的驱动电路5连接，液晶光阀2和其驱动电路5通过数据线连接。

起偏器1、液晶光阀2和检偏器3三者构成空间整形单元；计算机7产生一个RGB图象信号传给液晶光阀的驱动电路5，进而驱动液晶光阀2，RGB图象的灰度决定了空间整形单元的透过率，控制RGB图象每一点的灰度就可以控制液晶光阀2每一点的透过率，从而对光束空间强度分布进行调制；空间滤波器4用来滤掉液晶光阀2的网格结构带来的高频调制；激光束的一小部分能量经劈板8反射给科学面阵CCD相机6，科学面阵CCD相机6测得激光束空间强度分布，反馈给计算机7，然后软件依据此反馈调节RGB图象各点的灰度，通过液晶光阀的驱动电路5控制液晶光阀2的透过率，最终由起偏器1、液晶光阀2和检偏器3三者构成空间整形单元完成对激光束的空间整形。

起偏器1和检偏器3分别采用洛匈棱镜，也可采用格兰棱镜、薄膜偏振片等其他偏振器件。

液晶光阀2采用PT-L595EA型液晶投影仪的TFT型液晶光阀。进行光束空间整形，TFT液晶光阀是一种高对比度、高分辨率、主动型、可编码空间光调制器件，TFT液晶光阀光学调制特性较为复杂，TFT液晶光阀可在某一状态下只有振幅调制。利用液晶光阀进行光束空间整形，可以实时主动任意地改变光束空间强度分布。在激光束近场得到了较好的任意整形效果，并且整形后光束的空间传输特性、附加位相调制特性及整形光束的能量稳定性都较好。

驱动电路5采用PT-L595EA型液晶投影仪的电路。

空间滤波器4的滤波小孔直径为五到二十倍衍射极限，可以完全滤掉液晶光阀2带来的高频调制。

计算机7采用通用PC机。

科学面阵CCD相机6采用CAS-512A型科学面阵CCD相机。

将TFT型液晶空间光调制器引入高功率激光系统来实现对激光束实时、主动、任意可编程的空间整形。起偏器、液晶板和检偏器三者构成空间整形单元，实现对激光束进行空间强度调制的任务；在空间整形单元后面放置一个空间滤波器，以滤掉液晶板网格结构带来的高频调制；利用科学CCD相机、计算机和液晶空间光调制器构成闭路反馈系统，配合控制系统软件即可自动地对光束进行任意的空间强度调制。

本实用新型的特点是：可以对光束进行软边切趾并进行实时的全截面的空间整形，弥补了锯齿光阑和中性滤光片的不足。系统要求改变时，可通过软件迅速实时地重新进行光束空间整形，而不必更换硬件；光路对准时只需在计算机上调整RGB图象的位置，而不用移动液晶光阀。可以自动产生十字叉丝，为后级系统光路的精确调整提供基准；可以在保持光束空间强度分布不变的同时，对光脉冲能量进行定量衰减，实现高功率激光系统各路之间的能量均衡。可以根据需要编程调节输出光束的形状和光束口径。

Claims (5)

1、一种液晶光阀激光束空间整形装置，其特征在于：含有起偏器1、液晶光阀2、检偏器3、空间滤波器4、劈板8、科学面阵CCD相机6、计算机7和液晶光阀的驱动电路5；起偏器1、液晶光阀2、检偏器3、空间滤波器4和劈板8依次置于同一束激光光路中，劈板8反射一部分激光能量给科学面阵CCD相机6，科学面阵CCD相机6和计算机7、液晶光阀的驱动电路5依次连接，液晶光阀2和其驱动电路5连接。

2、根据权利要求1所述的一种液晶光阀式激光束空间整形装置，其特征在于：液晶光阀2采用TFT型液晶光阀或其他形式的高分辨率距阵型液晶光阀。

3、根据权利要求1所述的一种液晶光阀式激光束空间整形装置，其特征在于：起偏器1和检偏器3分别采用洛匈棱镜。

4、根据权利要求1所述的一种液晶光阀式激光束空间整形装置，其特征在于：起偏器1和检偏器3分别采用格兰棱镜、薄膜偏振片等其他偏振器件。

5、根据权利要求1所述的一种液晶光阀式激光束空间整形装置，其特征在于：空间滤波器4的滤波小孔直径为五到二十倍衍射极限。

Images