一种大倍率且倍率连续可调激光衰减器制造技术

为满足高功率/能量激光测量系统对衰减器的衰减倍率足够大、衰减稳定，且在一定程度上连续可调，调节过程中不引起测量系统光轴偏移的技术要求，本发明专利技术提出一种大倍率且倍率连续可调激光衰减器，包括一个衰减单元或者多个串联的衰减单元；单个衰减单元包括四个完全相同的楔形结构菲涅耳反射镜、两个底板；菲涅耳反射镜一、二间距设置在底板一上，二者反射面相对且平行；菲涅尔反射镜三、四间距设置在底板二上，二者反射面相对且平行；底板一、二可绕各自转轴旋转；激光入射到菲涅耳反射镜一～四上的入射角均相等；安装就位后，底板一及其上的光学元件与底板二及其上的光学元件形成镜像关系。关系。关系。

【技术实现步骤摘要】
一种大倍率且倍率连续可调激光衰减器


[0001]本专利技术属于高功率/能量激光测量技术及装备领域，涉及一种大倍率且倍率连续可调激光衰减器。

技术介绍

[0002]在高功率/能量激光测量系统中，注入测量系统的激光能量往往达万焦耳(j)量级，而探测器(例如CCD)所能响应的能量在微焦(μj)～纳焦(nj)量级，因此大倍率的衰减是测量的必须配置，对衰减的要求是倍率足够大、衰减稳定，且在一定程度上衰减还要连续可调，以适应探测器的最佳响应范围；同时，在高功率/能量测量系统中，激光发射前要在弱光状态下进行光路的对准，此时要求衰减器的切换不能引起测量系统的光轴偏移，保持弱光对准和高能发射状态下的光轴一致。
[0003]申请号为200720031746.4的中国专利文献公开了一种激光衰减器，利用两个劈板对形成光学铰链，在两个劈板的相对工作面上分段镀膜，实现光学铰链整体移动过程中光强不同倍率的衰减，但是该方案不能实现衰减倍率连续可调，且衰减倍率仍然无法满足目前高功率/能量激光测量系统的要求。
[0004]申请号为201510941066.5的中国专利文献公开了一种编码式大倍率激光衰减器，其衰减板的不同档位可切换，衰减倍率编码可调，能够实现更大倍率的衰减，但是依然无法实现衰减倍率连续可调，且衰减倍率仍然无法满足目前高功率/能量激光测量系统的要求。

技术实现思路

[0005]为满足高功率/能量激光测量系统对衰减器的上述技术要求，本专利技术提出一种大倍率且倍率连续可调激光衰减器。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种大倍率且倍率连续可调激光衰减器，其特殊之处在于：包括一个衰减单元或者N个串联级联的衰减单元；N≥2且为偶数；
[0008]单个衰减单元包括菲涅耳反射镜一、菲涅耳反射镜二、菲涅耳反射镜三、菲涅耳反射镜四，并排设置的底板一、底板二，转轴一、转轴二；
[0009]菲涅耳反射镜一、菲涅耳反射镜二、菲涅耳反射镜三、菲涅耳反射镜四完全相同，均为表面不镀膜的楔形玻璃板；
[0010]菲涅耳反射镜一、菲涅耳反射镜二安装在底板一上，底板一可绕所述转轴一旋转；菲涅耳反射镜三、菲涅耳反射镜四安装在底板二上，底板二可绕转所述轴二旋转；
[0011]菲涅耳反射镜一、菲涅耳反射镜二间距设置，二者反射面相向且平行；菲涅耳反射镜三、菲涅耳反射镜四间距设置，二者反射面相向且平行；
[0012]激光入射到菲涅耳反射镜一～四上的入射角均相等；
[0013]安装就位后，底板一及其上的光学元件与底板二及其上的光学元件形成镜像关系。
[0014]进一步地，菲涅耳反射镜一、菲涅耳反射镜二、菲涅耳反射镜三、菲涅耳反射镜四的后面均设置有吸收体，吸收体用于吸收透过菲涅耳反射镜的光。
[0015]进一步地，吸收体为根据激光波长选择的中性玻璃。
[0016]进一步地，菲涅耳反射镜一、菲涅耳反射镜二、菲涅耳反射镜三、菲涅耳反射镜四的材料根据激光的工作波长选择确定。
[0017]进一步地，菲涅耳反射镜一、菲涅耳反射镜二、菲涅耳反射镜三、菲涅耳反射镜四均可由镀有部分反射膜的镀膜反射镜替代，所述镀膜反射镜为楔形结构。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]1.本专利技术可实现高功率/能量激光光能大倍率(最少可达十万倍量级)、稳定衰减，且衰减倍率在一定范围内连续可调。
[0020]2.本专利技术中底板一及其上的光学元件与底板二及其上的光学元件形成左右对称(镜像)关系，可保证激光的入射光轴和出射光轴空间指向及位置在衰减调整过程中不发生改变，因而本专利技术只起到能量衰减作用，完全不影响测量系统本身的功能。
[0021]3.本专利技术中底板一和底板二可以旋转较大角度，从而将菲涅耳反射镜让出光路中，此时光能不会达到菲涅耳反射镜因此不会衰减，由此能够满足弱光下的仪器对准。
[0022]4.本专利技术采用菲涅耳反射镜进行光能的衰减，衰减倍率大，且不用镀膜，成本低。
[0023]5.本专利技术结构简单，易于工程实现。
附图说明
[0024]图1是本专利技术大倍率且倍率连续可调激光衰减器实施例一的原理示意图。
[0025]图2是本专利技术大倍率且倍率连续可调激光衰减器实施例二的原理示意图。
[0026]附图标记说明：
[0027]1-菲涅耳反射镜一；2-菲涅耳反射镜二；3-菲涅耳反射镜三；4-菲涅耳反射镜四；5-底板一；6-底板二；7-转轴一；8-转轴二；9-吸收体；10-入射激光。
具体实施方式
[0028]以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0029]实施例一：
[0030]如图1所示，本实施例所提供的大倍率且倍率连续可调激光衰减器，包括菲涅耳反射镜一1、菲涅耳反射镜二2、菲涅耳反射镜三3、菲涅耳反射镜四4，底板一5、底板二6，转轴一7、转轴二8和吸收体9。
[0031]菲涅耳反射镜一1、菲涅耳反射镜二2安装在底板一5上，底板一5可绕转轴一7旋转；菲涅耳反射镜三3、菲涅耳反射镜四4安装在底板二6上，底板二6可绕转轴二8旋转；每一个菲涅耳反射镜后面都设置有一个吸收体9，吸收体9用于吸收透过菲涅耳反射镜的光，以避免在系统中产生杂光，吸收体9为根据激光波长选择的中性玻璃。
[0032]菲涅耳反射镜一1、菲涅耳反射镜二2、菲涅耳反射镜三3、菲涅耳反射镜四4完全相同，均为表面不镀膜的玻璃板，其材料可根据激光的工作波长选择，例如K9、熔石英等，形状为楔形，楔形结构可避免其后表面的同轴剩余反射光进入激光信号通道。
[0033]菲涅耳反射镜一1、菲涅耳反射镜二2的反射面相向且平行，两者拉开一定间距以
使光束通过；菲涅耳反射镜三3、菲涅耳反射镜四4的反射面相向且平行，两者拉开一定间距以使光束通过；并且，入射激光10入射到菲涅耳反射镜一～四上的入射角均相等。
[0034]安装就位后，底板一5及其上的光学元件与底板二6及其上的光学元件形成左右对称(镜像)关系，如此结构可保证激光的入射光轴和出射光轴空间指向及位置在衰减调整过程中不发生改变。
[0035]激光入射后，在一块菲涅耳反射镜上的反射率由菲涅耳定律确定，对p、s偏振光分别为，
[0036][0037][0038]其中：θ1为入射角，θ2为折射角，两者之间关系为：n
1 sinθ1＝n
2 sinθ2，n1为空气折射率，n2为菲涅耳反射镜材料的折射率，r
p
为对p偏振光的振幅反射率，r
s
为对s偏振光的振幅反射率，R
P
为对p偏振光的反射率，R
s
为对s偏振光的反射率。
[0039]当菲涅耳反射镜的材料及激光在其上的入射角确定后，菲涅耳反射镜的反射率是唯一确定的，例如当入射激光10的入射角为10
°
、材料为K9时，单个菲涅耳反射镜对波长为1053nm的激光的反射率为0.0399907(P偏振)、0.04本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大倍率且倍率连续可调激光衰减器，其特征在于：包括一个衰减单元或者N个串联级联的衰减单元；N≥2且为偶数；单个衰减单元包括菲涅耳反射镜一(1)、菲涅耳反射镜二(2)、菲涅耳反射镜三(3)、菲涅耳反射镜四(4)，并排设置的底板一(5)、底板二(6)，转轴一(7)、转轴二(8)；菲涅耳反射镜一(1)、菲涅耳反射镜二(2)、菲涅耳反射镜三(3)、菲涅耳反射镜四(4)完全相同，均为表面不镀膜的楔形玻璃板；菲涅耳反射镜一(1)、菲涅耳反射镜二(2)安装在底板一(5)上，底板一(5)可绕所述转轴一(7)旋转；菲涅耳反射镜三(3)、菲涅耳反射镜四(4)安装在底板二(6)上，底板二(6)可绕转所述轴二(8)旋转；菲涅耳反射镜一(1)、菲涅耳反射镜二(2)间距设置，二者反射面相向且平行；菲涅耳反射镜三(3)、菲涅耳反射镜四(4)间距设置，二者反射面相向且平行；激光入射到菲涅耳反射镜一～四上的入射角均相等；安装就位后，底板一(...

【专利技术属性】
技术研发人员：达争尚，李红光，高立民，董晓娜，孙策，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：