腔外径向偏振激光转换光学系统及转换器技术方案

一种腔外径向偏振激光转换光学系统，包括：双折射晶体，激光分解为第一P偏振光及S偏振光。半波片，其主截面与Ｓ偏振光的振动面之间的夹角为45度，S偏振光经半波片变为第二P偏振光。合束整形模块，第一P偏振光及第二P偏振光整形成一束P偏振光束。布鲁斯特双轴锥体，P偏振光束以布鲁斯特角入射到圆锥的一个锥面上，形成径向偏振光束。双折射晶体、合束整形模块及布鲁斯特双轴锥体的光轴位于同一直线上。上述腔外径向偏振激光转换光学系统的结构简单，制作成本较低，有了利用径向偏振光的推广应用。还提供一种腔外径向偏振激光转换器。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种腔外径向偏振激光转换光学系统，包括：双折射晶体，激光分解为第一P偏振光及S偏振光。半波片，其主截面与Ｓ偏振光的振动面之间的夹角为45度，S偏振光经半波片变为第二P偏振光。合束整形模块，第一P偏振光及第二P偏振光整形成一束P偏振光束。布鲁斯特双轴锥体，P偏振光束以布鲁斯特角入射到圆锥的一个锥面上，形成径向偏振光束。双折射晶体、合束整形模块及布鲁斯特双轴锥体的光轴位于同一直线上。上述腔外径向偏振激光转换光学系统的结构简单，制作成本较低，有了利用径向偏振光的推广应用。还提供一种腔外径向偏振激光转换器。【专利说明】腔外径向偏振激光转换光学系统及转换器
本技术涉及一种腔外激光转换光学系统，特别是涉及一种腔外径向偏振机关转换光学系统及转换器。
技术介绍
激光切割技术是将能量聚焦到微小的空间，焦点处达到很高的能量密度，这时激光输出的热量远大于被材料反射、传导的部分，材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。工业生产中，激光切割是应用最广泛的一种激光加工方法。激光切割可以加工各种金属、非金属、复合材料、硬质材料等。激光切割质量的评价主要有:切割面粗糙度、切缝宽度、切口锥度三个参量。由于径向偏振激光束的偏振方向有着完美的轴对称几何结构，因此径向偏振光使得激光切割的缝隙不会随切割轨迹的变化而变化，相比线偏振光切割的效果，径向偏振光聚焦之后能够有效地改善和提高工件激光切缝的质量。将在整个外光路传导过程中的激光束对其偏振状态进行处理，转化成径向偏振激光光束，对于改善和提高工件激光切缝质量有着非常重要的意义。对于现有的激光器进行腔内改造设计产生径向偏振光是一项复杂的技术工程，对于工程技术人员来说，现有的在腔内产生径向偏振光的结构复杂，并且价格昂贵，不利于径向偏振光的推广应用。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种结构简单、成本较低的腔外径向偏振激光转换光学系统。—种腔外径向偏振激光转换光学系统，用于将激光转换为径向偏振光，包括:双折射晶体，可设于所述激光的一侧，所述双折射晶体使所述激光分解为第一 P偏振光及S偏振光；半波片，设于所述双折射晶体的出光口的一侧，且所述半波片设于所述S偏振光的传播方向上，所述半波片的主截面与所述S偏振光的振动面之间的夹角为45度，所述半波片使所述S偏振光变为第二 P偏振光；合束整形模块，设于所述半波片远离所述双折射晶体的一侧，所述第一 P偏振光及所述第二 P偏振光从所述合束整形模块的一侧射入，所述合束整形模块使所述第一 P偏振光及所述第二 P偏振光整形成一束P偏振光束；及布鲁斯特双轴锥体，设于所述合束整形模块远离所述半波片的一侧，所述布鲁斯特双轴锥体包括两个圆锥，两个所述圆锥的底面相对，所述P偏振光束以布鲁斯特角入射到所述圆锥的一个锥面上，经所述布鲁斯特双轴锥体，从另一个所述圆锥的锥面上透射出，形成径向偏振光束；其中，所述双折射晶体、所述合束整形模块及所述布鲁斯特双轴锥体的光轴位于同一直线上。在其中一个实施例中，还包括扩束模块，所述扩束模块位于所述合束整形模块与所述布鲁斯特双轴锥体之间，所述扩束模块设于所述合束整形模块远离所述半波片的一侧，所述P偏振光束从所述扩束模块的一侧射入，所述扩束模块对所述P偏振光束扩束，所述被扩束的P偏振光束以布鲁斯特角入射到所述圆锥的一个锥面上，经所述布鲁斯特双轴锥体，形成径向偏振光束，所述扩束模块与所述双折射晶体、所述合束整形模块及所述布鲁斯特双轴锥体的光轴位于同一直线上。在其中一个实施例中，所述合束整形模块包括平凸透镜及平凹透镜，所述平凸透镜的焦点与所述平凹透镜的焦点重合，且所述平凸透镜与平凹透镜重合的焦点位于所述平凸透镜及所述平凹透镜之间。在其中一个实施例中，所述平凸透镜的焦距为100mm，厚度为3mm，所述平凹透镜的焦距为20mm，厚度为3mm，所述平凸透镜与所述平凹透镜之间的距离为117mm。在其中一个实施例中，所述扩束模块包括凹透镜及凸透镜，所述凹透镜的焦点与所述凸透镜的焦点重合，且所述凸透镜与凹透镜重合的焦点位于所述凹透镜远离所述凸透镜的一侧。在其中一个实施例中，所述凹透镜的焦距为20mm，厚度为3mm，所述凸透镜的焦距为100mm,厚度为3mm,所述凹透镜与所述凸透镜的距离为77mm。在其中一个实施例中，所述布鲁斯特双轴锥体的两个锥体之间设有柱体，所述柱体的底面及顶面为分别为两个所述锥体的底面。在其中一个实施例中，所述布鲁斯特双轴锥体的材料为熔融石英。在其中一个实施例中，所述布鲁斯特双轴锥体的锥面上设有高透膜层。还提供一种腔外径向偏振激光转换器。—种腔外径向偏振激光转换器，包括:上述腔外径向偏振激光转换光学系统；多个安装座，每个所述安装座为环形的密封腔体，所述安装座开设有收容部，所述安装座设有进水管及出水管，多个所述安装座并列设置，形成一收容腔，所述收容腔用于收容所述腔外径向偏振激光转换光学系统，所述进水管及出水管用于对所述安装座注入循环水，以冷却所述腔外径向偏振激光转换光学系统。上述腔外径向偏振激光转换光学系统的结构简单，其光学元件为大多为透镜，制作成本较低，有了利用径向偏振光的推广应用。上述腔外径向偏振激光转换器中，径向偏振激光切缝比线偏振、圆偏振激光的切缝更细，切割缝隙的断面效果更佳，毛刺更少，切割断面更光亮。另外，由于径向偏振激光束的偏振方向有着完美的轴对称几何结构，因此径向偏振光使得激光切割的缝隙不会随切割轨迹的变化而变化，相比线偏振光切割的效果，径向偏振光聚焦之后能够有效地改善和提高工件激光切缝的质量。【专利附图】【附图说明】图1为一实施方式的腔外径向偏振激光转换光学系统的剖视图；图2为图1所示的布鲁斯特双轴锥体的立体图；图3为一实施方式的腔外径向偏振激光转换器的立体图；图4为图3所示的腔外径向偏振激光转换器的爆炸图；图5为图3所示的腔外径向偏振激光转换器的剖视图。【具体实施方式】为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本技术的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，本实施方式的一种腔外径向偏振激光转换光学系统100,用于将激光10转换为径向偏振光20。腔外径向偏振激光转换光学系统包括双折射晶体110、半波片120、合束整形模块130、扩束模块140及布鲁斯特双轴锥体150。双折射晶体110设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种腔外径向偏振激光转换光学系统，用于将激光转换为径向偏振光，其特征在于，包括：双折射晶体，可设于所述激光的一侧，所述双折射晶体使所述激光分解为第一P偏振光及S偏振光；半波片，设于所述双折射晶体的出光口的一侧，且所述半波片设于所述S偏振光的传播方向上，所述半波片的主截面与所述Ｓ偏振光的振动面之间的夹角为45度，所述半波片使所述S偏振光变为第二P偏振光；合束整形模块，设于所述半波片远离所述双折射晶体的一侧，所述第一P偏振光及所述第二P偏振光从所述合束整形模块的一侧射入，所述合束整形模块使所述第一P偏振光及所述第二P偏振光整形成一束P偏振光束；布鲁斯特双轴锥体，设于所述合束整形模块远离所述半波片的一侧，所述布鲁斯特双轴锥体包括两个圆锥，两个所述圆锥的底面相对，所述P偏振光束以布鲁斯特角入射到所述圆锥的一个锥面上，经所述布鲁斯特双轴锥体，从另一个所述圆锥的锥面上透射出，形成径向偏振光束；其中，所述双折射晶体、所述合束整形模块及所述布鲁斯特双轴锥体的光轴位于同一直线上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖磊，赵建涛，官伟，杨锦彬，宁艳华，高云峰，
申请(专利权)人：深圳市大族激光科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：