一种高功率激光能量均匀化衰减方法技术

本发明专利技术属于激光器应用技术领域，具体涉及一种高功率激光能量均匀化衰减方法，其所涉及的激光能量衰减腔包括进水口

【技术实现步骤摘要】
一种高功率激光能量均匀化衰减方法


[0001]本专利技术属于激光器应用
，具体涉及一种高功率激光能量均匀化衰减方法
。

技术介绍

[0002]随着科学技术的快速发展，现代工业及科学研究领域对大功率激光的需求不断增加
。
部分应用如表面处理
、
大规模集成电路激光刻蚀及超高温温度传感器的动态校准对激光器输出的激光的衰减幅度及精度有较高要求，当前激光器配套的电压控制器的控制精度无法满足使用需求，因此，发展激光功率衰减技术对复杂快速的工业生产及科学研究具有重要意义
。
[0003]现有的激光器能量衰减方式分为两类，一类可通过改变控制电压实现调节，但其调节精度有限，无法连续调节激光能量且激光能量输出不均匀；另一类通过设置多级光学装置逐级衰减激光能量，这种衰减装置搭建复杂，且由于材料限制无法对大功率激光进行长时间能量衰减
。
因此，若能实现激光器能量的均匀输出及连续高精度调节，将极大提高高功率激光器的应用范围
。

技术实现思路

[0004](
一
)
要解决的技术问题
[0005]本专利技术要解决的技术问题是：针对传统激光能量衰减装置无法连续调节大功率激光的问题，如何提出一种高功率激光能量均匀化衰减方法，要求能够长时间衰减功率密度
20kW/cm2的高功率激光
。
[0006](
二
)
技术方案
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种高功率激光能量均匀化衰减方法，所述高功率激光能量均匀化衰减方法依托高功率激光能量均匀化衰减装置来实施，所述高功率激光能量均匀化衰减装置包括：激光能量衰减腔1和漫反射取样腔2，所述漫反射取样腔2通过电控导轨3安装于激光能量衰减腔1内部；
[0008]所述激光能量衰减腔1为圆柱形空腔，内部充满能量衰减液体；所述漫反射取样腔2通过电控导轨3带动左右移动；所述漫反射取样腔2内包括：离轴抛物反射镜
8、
透光通道
9、
漫反射套筒
10、
均匀化透镜组
11
；
[0009]所述离轴抛物反射镜8通过摆放位置的设置将入射激光发散到漫反射套筒
10
；所述透光通道9设置于漫反射套筒
10
内，用于对发散的激光进行空间强度取样；所述均匀化透镜组
11
设置于透光通道9前端，包括光栅和准直透镜组，用于将发散光变为准直光；
[0010]所述激光能量衰减腔1内还包括出射透镜组6，所述出射透镜组6的位置设置为与所述漫反射取样腔2相对，用于输出聚焦激光或者准直激光；
[0011]所述方法包括如下步骤：
[0012]步骤1：高功率激光通过离轴抛物反射镜8后发散进入到漫反射取样腔2中；
[0013]步骤2：少部分能量在漫反射过程中被漫反射套筒
10
吸收，大部分能量通过透光通道9进行空间取样，再通过均匀化透镜组
11
扩束，扩束后的激光的功率密度降低，且能量分布更均匀；
[0014]步骤3：然后激光进入激光能量衰减腔1腔内，通过在衰减液体中传播，其能量被衰减液体吸收；
[0015]步骤4：最后经过出射透镜组6输出衰减过的均匀化激光；其中，腔内能量衰减液体既衰减激光能量，又充当冷却水冷却漫反射取样腔2，通过进水口4与出水口5与外置水冷连接
。
[0016]其中，所述漫反射取样腔2通过电控导轨3安装于激光能量衰减腔1内部，通过步进电机控制，漫反射取样腔2在电控导轨3上左右移动调节衰减幅度
。
[0017]其中，所述激光能量衰减腔1包括用于流入及排出能量衰减液体的进水口
4、
出水口5，实现圆柱形空腔内的衰减介质流入或排出
。
[0018]其中，所述能量衰减液体包括去离子水或者不同浓度的
NaCl
溶液
。
[0019]其中，所述出射透镜组6包括光栅和聚焦透镜或窗片
。
[0020]其中，所述激光能量衰减腔1内还包括用于获取液体温度
、
湿度以及散射光强度的的监控组件
7。
[0021]其中，所述离轴抛物反射镜8的表面镀金膜
。
[0022]其中，所述透光通道9的横截面为若干对称的圆形孔洞
。
[0023]其中，所述漫反射套筒
10
用于对入射激光进行
90
％以上漫反射
。
[0024]其中，所述漫反射套筒
10
的材料为铝
、
铜或者铝铜合金，在材料受光面先喷砂后镀金
。
[0025](
三
)
有益效果
[0026]本专利技术针对当前激光功率衰减幅度小
、
精度差
、
输出光斑不均匀的问题，提出一种高功率激光能量均匀化衰减方法
。
[0027]与现有技术相比较，本专利技术提供的高功率激光能量均匀化衰减方法实施过程中，高功率激光器发出的光束通过的离轴抛物反射镜在漫反射取样腔内部漫反射，小部分能量被漫反射套筒吸收，其余能量通过透光通道进行空间能量取样，取样后的激光通过均匀化透镜组被均匀化，均匀化的激光射入激光能量衰减腔其能量被腔内的衰减液体吸收，腔内衰减液体既衰减激光能量，又充当冷却水冷却漫反射取样腔，通过进水口与出水口与外置水冷连接
。
本专利技术提供的高功率激光能量均匀化衰减方法，具有设置简单
、
调节精度高
、
衰减幅度大等优点，能够长时间均匀化衰减功率密度
20kW/cm2的高功率激光
。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例的一种高功率激光能量均匀化衰减装置的结构示意图；
[0029]图2为本专利技术实施例的一种漫反射取样腔的立体图；
[0030]图3为本专利技术实施例的一种漫反射取样腔的结构示意图
。
[0031]附图标记：
1、
激光能量衰减腔；
2、
漫反射取样腔；
3、
电控导轨；
4、
进水口；
5、
出水口；
6、
出射透镜组；
7、
监控组件；
8、
离轴抛物反射镜；
9、
透光通道；
10、
漫反射套筒；
11、
均匀化透镜组
。
[0052]图1为本专利技术实施例的一种高功率激光能量均匀化衰减装置的结构示意图，如图1所示，本专利技术实施例的一种高功率激光能量均匀化衰减装置，包括：激光能量衰减腔1和漫反射取样腔2；其中，漫反射取样腔2包括：离轴抛物反射镜
8、
透光通道
9、
漫反射套筒...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高功率激光能量均匀化衰减方法，其特征在于，所述高功率激光能量均匀化衰减方法依托高功率激光能量均匀化衰减装置来实施，所述高功率激光能量均匀化衰减装置包括：激光能量衰减腔
(1)
和漫反射取样腔
(2)
，所述漫反射取样腔
(2)
通过电控导轨
(3)
安装于激光能量衰减腔
(1)
内部；所述激光能量衰减腔
(1)
为圆柱形空腔，内部充满能量衰减液体；所述漫反射取样腔
(2)
通过电控导轨
(3)
带动左右移动；所述漫反射取样腔
(2)
内包括：离轴抛物反射镜
(8)、
透光通道
(9)、
漫反射套筒
(10)、
均匀化透镜组
(11)
；所述离轴抛物反射镜
(8)
通过摆放位置的设置将入射激光发散到漫反射套筒
(10)
；所述透光通道
(9)
设置于漫反射套筒
(10)
内，用于对发散的激光进行空间强度取样；所述均匀化透镜组
(11)
设置于透光通道
(9)
前端，包括光栅和准直透镜组，用于将发散光变为准直光；所述激光能量衰减腔
(1)
内还包括出射透镜组
(6)
，所述出射透镜组
(6)
的位置设置为与所述漫反射取样腔
(2)
相对，用于输出聚焦激光或者准直激光；所述方法包括如下步骤：步骤1：高功率激光通过离轴抛物反射镜
(8)
后发散进入到漫反射取样腔
(2)
中；步骤2：少部分能量在漫反射过程中被漫反射套筒
(10)
吸收，大部分能量通过透光通道
(9)
进行空间取样，再通过均匀化透镜组
(11)
扩束，扩束后的激光的功率密度降低，且能量分布更均匀；步骤3：然后激光进入激光能量衰减腔
(1)
腔内，通过在衰减液体中传播，其能量被衰减液体吸收；步骤4：最后经过出射透镜组
(6)
输出衰减过的均匀化激光；其中，腔内能量衰减液体既衰减激光能量，又充当...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁海坚，王高，李志玲，张杰，黄漫国，吴怀昊，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：