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一种用于宽带激光远程能量控制的装置

专利查询3月前  30

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1.本实用新型涉及一种控制宽带激光输出能量的装置,该装置入射激光可为宽频谱激光,经装置后出射的激光为偏振方向可任意设定的宽带线偏振光,输出激光能量可连续调节,且光谱不随能量改变而畸变,输出激光最高与最低输出激光能量比大于105:1,该装置可实现对宽带激光输出能量的精确控制。


背景技术:

2.传统的窄带激光器系统中,连续控制输出光强常用的方式是半玻片+偏振镜片的方式,而在超短脉冲激光这种宽频谱系统中,传统的半波片+偏振片的方式存在一个弊端,就是由于玻片不能严格对应于所有宽带范围内的连续波长,造成其输出的宽带激光光谱被调制,同时也导致其最低与最高输出能量比随着带宽增加而出现越来越高的衰减,如在工程中使用1053nm中心波长激光,带宽为10nm的条件下,其输出最高与最低能量比不到300:1(窄带时这个指标大于105:1),而且对于更宽的频谱范围,这个问题会更加严重。


技术实现要素:

3.本实用新型提供一种控制宽带激光输出能量的装置。利用偏振镀膜可具备宽谱一致性的特征,在该实用新型中以两块(或多块)旋转宽带正交偏振棱镜(或宽带偏振片与洛匈偏振棱镜等)组合的方式实现了对宽带激光能量的精确衰减,且输出激光光谱不受影响,其最高与最小输出能量比例也达到并超过了对窄带激光的衰减指标。该方式可在宽带工程装置中替代原窄带的(半波片+偏振片)能量控制方式。
4.本实用新型的技术解决方案:
5.一种用于宽带激光远程能量控制的装置,其特点在于:包括沿光轴依次放置的至少两块宽带偏振元件,且至少入射端的一块宽带偏振元件可沿光轴正交方向旋转;经所有宽带偏振元件输出的两束偏振光束中的一束不随偏振棱镜旋转而改变传输方向;所述的宽带偏振元件均固定在套筒内,各套筒元之间通过嵌合方式连接。
6.所述的套筒材料为聚四氟乙烯。
7.所述的套筒单元可分别安装在旋转平台上,该旋转平台与步进电机相连。
8.所述宽带偏振元件通过硅胶固定在所述的套筒中。
9.所述的宽带偏振元件是宽带正交偏振分光棱镜、宽带偏振镜片或洛匈偏振棱镜。所述的宽带偏振元件相对所要改变能量输出的宽带激光光束传输方向正交旋转。
10.所述的宽带偏振元件在带宽范围内p偏振光与s偏振光的消光比应大于500:1。对入射激光为任意偏振光情况下,通过旋转前后级宽带正交偏振分光棱镜或宽带偏振镜片的角度来连续改变输出激光的能量,出射的线偏振光偏振方向由后级宽带正交偏振分光棱镜或宽带偏振镜片的旋转位置确定。
11.所述可旋转的宽带偏振元件,通过手动来实现。
12.采用wifi、蓝牙、红外无线通讯方式,通过电脑、移动终端实现远程控制该步进电
机的操作,配合能量测量单元,可实现自动远程精确调节输出能量。
13.该装置可实现对其输出能量的连续可调,具备最高与最低输出能量比高,不改变输出光光谱的分布的特点,可广泛用于在宽光谱光路中需要精确控制输出能量的场合,可广泛应用于超短脉冲激光系统以及其他需要精确控制输出能量的宽带光谱光路光路中。
14.本实用新型的技术效果:
15.1)利用本实用新型装置可实现对宽带激光输出能量的大范围高精度连续调节,且输出最低与最高能量比例大于1:105;(随宽带正交偏振分光棱镜数量增加比例数量级递增)。
16.2)通过对装置旋转装置添加远程控制的功能,可实现装置远程精确控制,并配合系统的测量和反馈单元,可对其输出实现智能化管理。
17.3)通过标定旋转角度与输出能量的曲线,可通过串联的方式得到更高的最低与最高能量比例的能量精确输出。
18.4)本装置可广泛应用于超短脉冲激光工程装置与其他宽带光源系统中,尤其对宽带测量单元可完全替代原来衰减片和半波片+偏振片的方式。
附图说明
19.图1是本实用新型用于宽带激光远程能量控制的装置实施例1的结构示意图;
20.图2为本实用新型实际测试的最小能量与最大能量比与曲线;
21.图3为本实用新型实际测试的不同能量下输出光谱的曲线;
22.图4为本实用新型三(多)块宽带正交偏振分光棱镜控制输出能量的结构示意图;
23.图5为本实用新型三(多)块宽带偏振元件控制输出能量的结构示意图;
24.图6为本实用新型可组接方式宽带激光能量调节装置结构示意图。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
26.实施例1:宽带激光远程能量调节装置
27.图1是本实用新型用于宽带激光远程能量控制装置实施例的结构示意图。包括可旋转入射宽带正交偏振分光棱镜1与可旋转出射宽带正交偏振分光棱镜2,因该系统需输出的激光偏振状态为p偏振输出,第二块宽带正交偏振分光棱镜2的位置旋转至透出光偏振态为p偏振的位置,使用案例中,宽带激光输入的初始偏振状态为p偏振,当远程控制旋转电机3改变宽带正交偏振分光棱镜1的旋转角度时,入射的激光在入射宽带正交偏振棱镜1中分为两束偏振方向互相垂直的光束,其透射光束的输出能量与输出光线偏振方向随着旋转角度的变化而变化,其旋转的方位角为p光透过最大时,进入宽带正交偏振分光棱镜2的光偏振方向也为p偏振,此时输出能量为最大输出状态;当第一块宽带正交偏振分光棱镜1旋转90
°
度时,此时透射过1的激光偏振态相对于第二块宽带正交偏振分光棱镜为s偏振,在透过
第二块宽带正交偏振分光棱镜2时,输出激光能量为最小能量输出。该宽带正交偏振分光棱镜消光比为1:500;理论上经过这对旋转宽带正交偏振分光棱镜后最小与最大输出能量比例为1:250000,实际测量值如图2所示,最小与最大能量比例为1:105,需要说明的是我们测得的最小能量值超过了可检测的最小能量,实际可调节最小与最大能量比大于1:105的。
28.图2中虚线为零级半波片+偏振片的方式调节的输出最小与最大能量比与半波片旋转角度的关系曲线。由图可见该方式下,实际可调节最小与最大能量比小于1:300。从图2数据可见,以旋转宽带正交偏振分光棱镜的方式使得最小与最大能量比得到了很大的改善。
29.图3为经过能量调节装置后,不同输出能量下宽带激光的光谱输出曲线,由图可见,对应于不同的输出能量,其光谱形状于光谱宽度均保持一致,也说明以此装置方式改变输出激光能量时不会影响输出光光谱的分布。
30.实施例2三(多)块宽带偏振元件控制输出激光能量的调节装置
31.图4是本实用新型以三(多)块旋转宽带偏振元件控制激光能量的装置实施案例结构示意图。装置包括可旋转入射宽带正交偏振分光棱镜1与可旋转出射宽带正交偏振分光棱镜2和可旋转宽带正交偏振分光棱镜6,如宽带激光输入的初始偏振状态为p偏振,其输出光最高与最小输出能量比大于108。如需更高的能量控制范围,需要串联接入更多的旋转宽带正交偏振分光棱镜(或者偏振片)。图5中以旋转宽带偏振片7替代图4中的宽带正交偏振分光棱镜6,其效果与图4一致,以洛匈偏振棱镜等格兰类型偏振棱镜(输出两束偏振光束中其中一束不随晶体旋转而改变传输方向)替代对应偏振元件也有同样的效果。
32.实施例3可组接方式宽带激光能量调节装置
33.图6中8,9,10为可组合的筒套单元,套筒材料为聚四氟乙烯,宽带偏振棱镜由硅胶固定在套筒单元中,各个套筒单元之间通过嵌合方式连接,并可独立相对其他单元旋转(固定在套筒中的宽带偏振棱镜也随之旋转),旋转方向与光束入射方向正交(如图6所示)。以此方式,两个套筒单元组合可实现输出光最高与最小输出能量比大于108的输出指标,更高的能量比指标要求可通过添加更多套筒单元来实现。
34.本实用新型通过旋转宽带偏振棱镜组合的方式,可解决宽带激光装置中能量精确控制的问题,并可保证输出激光光谱不出现畸变,可在各种宽带光路中通过多个套筒单元串联的方式对输出激光能量进行精确的调控。
35.需要说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限定;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

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