一种F-theta场镜温飘检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种F

A temperature drift detection device for f-theta field mirror

【技术实现步骤摘要】
一种F
‑
theta场镜温飘检测装置


[0001]本技术涉及一种F
‑
theta场镜温飘检测装置，属于激光光学


技术介绍

[0002]光学元件的“温飘”，即镜片热透镜效应。由于光学元件质量差、脏污、损坏等原因造成对激光吸收率增大，如图1所示，光学元件经过激光连续长时间照射后，温度升高产生热变形，同时光学元件的折射率也会发生变化。热透镜效应会改变激光焦点的位置，进而影响应用效果。在高功率激光应用领域中，减少光学元件的热透镜效应势在必行。但是如何测量光学元件的温飘遇到了难题。目前市面上有镜片弱吸收测试仪器，能测量吸收能量的多少。这种仪器只能测试单个镜片，不能测试组件，且测试镜片尺寸太小，价格昂贵(费用在几十万)。本专利技术根据场镜使用时长和环境，设计了一套简易的测试装置，能直接测试整个场镜高功率长时间使用后的温飘量。

技术实现思路

[0003]本技术提供一种F
‑
theta场镜温飘检测装置，能直接测试整个场镜高功率长时间使用后的温飘量，结构简单，操作方便。
[0004]为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案如下：
[0005]一种F
‑
theta场镜温飘检测装置，包括沿激光入射方向依次设置的高功率脉冲激光器、扩束镜、振镜、场镜、黑色厚金属板和铝板；黑色厚金属板和铝板以相同的方向倾斜设置，黑色厚金属板和铝板均为可拆卸结构，黑色厚金属板为表面涂有黑色涂层的钢板，黑色厚金属板的厚度不小于10mm。
[0006]通常，功率为200瓦以上，为高功率脉冲激光器。
[0007]上述结构中的场镜也即待检测场镜，检测时在场镜位置放置待检测场镜即可。
[0008]为了提高检测的安全性，上述F
‑
theta场镜温飘检测装置，还包括侧边挡板，侧边挡板设置在黑色厚金属板和铝板的对面。这样可对黑色厚金属板和铝板上难以避免的反射、散射光起到遮挡作用，以保护周围环境和操作人员。
[0009]为了方便检测，黑色厚金属板和铝板与水平面之间均呈45
°
夹角，黑色厚金属板和铝板均活动安装在底座上，铝板可左右滑动。上述将铝板设置为45
°
，焦深对称性好，上下离焦的位置是对称的，便于计算。
[0010]检测时，1)拆下黑色厚金属板，在铝板上利用胶带等连接一张黑色金属铭牌，进行调试，使激光在铝板上的正负离焦量是一样的，然后取下黑色金属铭牌；2)设置激光功率100％，出激光，这样在铝板上会打出一根线段；3)装上黑色厚金属板，用黑色厚金属板挡住铝板，侧边挡板可将反射、散射的激光吸收，防止满功率出光时的杂散光误伤人，然后满功率出光15min，这样所有激光能量打在黑色厚金属板上，反射的部分能量被侧边挡板吸收；4)然后停止出光，拆下黑色厚金属板，沿X方向(左右)微动铝板，重新出光，这样在铝板上会再次打印上一根线，相比第一根线(步骤2))，在Z轴方向上会向上有个偏移，这个偏移除以
1.414(根号2，此铝板45
°
的计算，若倾斜为其他角度，则根据对应的三角函数计算即可)就是场镜使用15min的温飘量。重复上述步骤就可以测试场镜长时间使用的温飘量。
[0011]通过上述方式可以快速、简易测试F
‑
theta场镜的温飘量，可根据测试的温飘量来衡量该场镜能否长时间用于高功率激光应用场景。
[0012]为了将反射的激光有效地被吸收，上述侧边挡板优选为厚度不小于10mm的钢板。
[0013]为了方便操作，底座的顶部呈45
°
的倾斜角，底座上设有上层插槽和下层插槽，下层插槽包括相向设置在底座顶部和底部的第一上插槽和第一下插槽，上层插槽包括相向设置的第二上插槽和第二下插槽，第二上插槽设置在第一上插槽顶部，第二下插槽设置在第一下插槽顶部；铝板的顶部和底部分别活动插接在第一上插槽和第一下插槽内，黑色厚金属板的顶部和底部分别活动插接在第二上插槽和第二下插槽内。
[0014]为了方便操作，作为其中一种具体的实现方案，底座包括底板、前侧板、左侧板、后侧板和右侧板；前侧板、左侧板、后侧板和右侧板顺序首尾相接地设置在底板上，左侧板和右侧板为大小相等的直角梯形板，左侧板和右侧板相对设置、且斜边在上，前侧板和后侧板相对设置，前侧板设置在左侧板和右侧板的低端(高度较低的一端)、并高于左侧板和右侧板的低端，后侧板设置在左侧板和右侧板的高端(高度较高的一端)、并高于左侧板和右侧板的高端；第一上插槽和第一下插槽分别设置在后侧板和前侧板顶部。
[0015]为了防止热变形，铝板的厚度为5mm以上。
[0016]上述扩束镜为两倍倍率的扩束镜；场镜为高功率全石英场镜。
[0017]高能量脉冲激光经过一个两倍倍率的扩束镜进入振镜，振镜下端连接一个高功率全石英场镜。场镜下端放置一个呈45
°
放置的铝板，初始位置时，调节场镜高度使铝板中心基本对准场镜的中心。45
°
铝板表面要平整无毛刺，便于检测。45
°
铝板能左右移动，以便于前后侧量线打在不同的位置。
[0018]上述装置主要用于高功率激光应用，测量F
‑
Theta场镜的温飘。
[0019]上述装置通过理论、实验分析场镜受高能量激光照射后，镜片发生热透镜效应，焦点会发生偏移，可移动的铝板能够记录不同时间段激光焦点的位置。初始阶段，场镜会在铝板上标刻上一个线段，记录聚焦焦点的位置。高功率激光使用一段时间后，再次记录焦点的位置，两次聚焦点沿Z轴的偏移量就是场镜的温飘量。
[0020]本技术未提及的技术均参照现有技术。
[0021]本技术F
‑
theta场镜温飘检测装置，能直接测试整个场镜高功率长时间使用后的温飘量，结构简单，操作方便，成本低廉。
附图说明
[0022]图1为光学元件温飘示意图，图中，thermal lensing热透镜效应，lens聚焦镜，window保护窗，low power低功率，full power高功率，longitudinal spherical aberrationΔs
’
as function of slope angle tangent tgσ
’
纵向球差Δs
’
为斜率角正切tgσ
’
的函数，gaussian function高斯分布，inflection变形，convex凸面，concave凹面，optical power of window surfaces保护窗表面激光功率，negative负，positive正，negative负，conditions条件，TEM
00
beam基模光束，geometrical and refractive effects only只有几何和折射效应，no stresses，n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种F
‑
theta场镜温飘检测装置，其特征在于：包括沿激光入射方向依次设置的高功率脉冲激光器(1)、扩束镜(2)、振镜(3)、场镜(4)、黑色厚金属板(5)和铝板(6)；黑色厚金属板(5)和铝板(6)以相同的方向倾斜设置，黑色厚金属板(5)和铝板(6)均为可拆卸结构，黑色厚金属板(5)为表面涂有黑色涂层的钢板，黑色厚金属板(5)的厚度不小于10mm。2.如权利要求1所述的F
‑
theta场镜温飘检测装置，其特征在于：还包括侧边挡板(7)，侧边挡板(7)设置在黑色厚金属板(5)和铝板(6)的对面。3.如权利要求2所述的F
‑
theta场镜温飘检测装置，其特征在于：侧边挡板(7)为厚度不小于10mm的钢板。4.如权利要求1
‑
3任意一项所述的F
‑
theta场镜温飘检测装置，其特征在于：黑色厚金属板(5)和铝板(6)与水平面之间均呈45
°
夹角，黑色厚金属板(5)和铝板(6)均活动安装在底座(8)上，铝板(6)可左右滑动。5.如权利要求4所述的F
‑
theta场镜温飘检测装置，其特征在于：底座(8)的顶部呈45
°
的倾斜角，底座(8)上设有上层插槽(81)和下层插槽(82)，下层插槽(82)包括相向设置在底座(8)顶部和底部的第一上插槽和第一下插槽，上层插槽(81)包括相向设置的第二上插槽和第二下插槽，第二上插槽设置在第一上插槽顶部，第二下...

【专利技术属性】
技术研发人员：严会文，丁志伟，王坚，王国力，朱敏，
申请(专利权)人：南京波长光电科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：