实现偏振输出激光束的高速强度变化的方法技术

本发明专利技术提供一种实现偏振输出激光束（103）的高速强度变化的方法，所述方法包含将光入射敏感光学元件（104）的角度紧固至提供所述光入射敏感光学元件的角度在不同角位置之间高速转变的电流计系统（200）。由所述电流计系统提供的所述高速转变使在输入激光束（102）与所述光入射敏感光学元件的角度之间的入射角θ1变化，由此提供由所述光入射敏感光学元件的角度产生的所述偏振输出激光束的强度的高速变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学系统，且明确地说涉及用于使偏振输出激光束的强度变化的激光束光学系统及方法。
技术介绍
在许多激光处理应用中，使用光学衰减器使偏振激光束的强度变化（例如，衰减）。在一种常规方法中，使用旋转波片（或者电光调制器（EOM））与后续偏振器的组合来产生具有可变强度的偏振激光束。例如，在使用旋转波片及后续偏振器的系统中，将所述旋转波片及后续偏振器定位在激光束的光束路径中，并且将所述旋转波片围绕平行于所述光束路径的轴旋转，从而使偏振向量旋转，此举改变偏振激光束离开所述后续偏振器的强度。在另一常规方法中，利用声光调制器（AOM）来产生具有可变强度的偏振激光束。在使用AOM的系统中，声电换能器（例如，压电换能器）改变在介质（例如，玻璃，石英）中产生的声波的强度，由此使入射在所述介质上并且由所述介质绕射的激光束的强度变化。常规方法具有多个缺点。例如，包含旋转波片及后续偏振器的光学衰减器在使光束强度变化时相对缓慢。尽管AOM可以使光束强度快速变化（在约100纳秒或100纳秒以下内），但是实施AOM的系统通常是复杂的，所述系统的光学对准相对具有挑战性，并且所述光束路径相对长。此外，AOM通常具有低于90%（例如，约85%）的峰值绕射效率。需要可以使激光束的强度快速变化的系统，所述系统的特征为光学简单性，并且具有相对高的峰值透射效率。
技术实现思路
实现偏振输出激光束的高速强度变化的优选方法需要产生沿着光束路径的第一部分向工件上的目标位置传播的输入激光束。所述方法还包含设置电流计系统，其包含与可旋转驱动轴配合以使所述可旋转驱动轴围绕垂直于所述光束路径的第一部分的旋转轴旋转的电流计驱动构件。所述电流计驱动构件控制所述可旋转驱动轴的旋转以提供所述可旋转驱动轴在所选择的角位置之间的高速转变。紧固至所述可旋转驱动轴的光入射敏感光学元件的角度实现光入射敏感光学元件的角度围绕所述旋转轴的旋转。光入射敏感光学元件的角度包含平面光学薄膜，其经定位以与所述光束路径的第一部分相交，以使得所述输入激光束以通过所述可旋转驱动轴的角位置确定的入射角入射在所述平面光学薄膜上。所述平面光学薄膜从所述输入激光束产生偏振输出激光束，所述偏振输出激光束沿着所述光束路径的第二部分向所述工件上的所述目标位置传播。所述偏振输出激光束的特征为随所述输入激光束与所述平面光学薄膜之间的入射角而变化的强度。通过所述电流计驱动构件的所述可旋转驱动轴的高速转变改变所述输入激光束与所述平面光学薄膜之间的入射角，由此实现所述偏振输出激光束的强度的高速变化。额外的方面及优点将从优选实施例的以下详细说明变得显而易见，所述优选实施例的以下详细说明参考附图进行。附图说明图1是根据一个实施例的用于实现偏振输出激光束的高速强度变化的系统的示意性方块图。图2是沿着图1的线2-2所获得的系统的各部分的仰视图。图3是表示图1的系统的光入射敏感光学元件的角度的透射效率相对于所述光入射敏感光学元件的角度的平面光学薄膜与入射激光束之间的入射角的曲线图。具体实施方式图1是展示系统100的实施例的硬件架构的示意性方块图，所述系统100用于选择性地使输入激光束102衰减以产生变化强度（例如，功率级）的偏振输出激光束103。输入激光束102包含p-偏振光并且优选地排除大体上所有s-偏振光。通过常规激光源（未图示）产生输入激光束102，所述常规激光源例如（但不限于）紫外线（UV）激光源（例如，355nm激光）。系统100包含经定位以与光束路径108的第一部分106相交的光入射敏感光学元件104的角度，输入激光束102沿着所述光束路径108向工件（未图示）上的目标位置传播。在一个实例中，光学元件104是偏振器，优选为薄膜偏振器。然而，如下文进一步详细描述，可以使用特征如下的任何其他光学元件：随所述光学元件与入射光之间的入射角而变化的入射光透射效率。光学元件104包含由玻璃或者玻璃类材料制成的基板112，所述基板112上形成了平面光学薄膜114（例如，光学涂层）。基板112可以是如图1中所描绘的相对平坦的板。或者，基板112可为楔形并且固定（例如，粘结）至第二楔形基板以形成立方体，其中平面光学薄膜114穿过所述立方体的中心对角地切割。平面光学薄膜114将输入激光束102分成对应于偏振输出激光束103的透射光分量，以及反射光分量118。偏振输出激光束103包含p-偏振光，所述p-偏振光具有如下文所描述的可变并且依赖于平面光学薄膜114与输入激光束102之间的入射角θ1的强度级。优选地，偏振输出激光束103排除s-偏振光。反射光分量118还包含p-偏振光，所述p-偏振光具有与偏振输出激光束103的强度级的变化成反比关系而变化的强度级。如果输入激光束102除包含p-偏振光之外还包含s-偏振光，那么偏振输出激光束103及反射光分量118还可包含具有随入射角θ1而变的可变强度级的s-偏振光。反射光分量118沿着反射光束路径120行进至激光收集元件122，所述激光收集元件122吸收反射光分量118以防止其到达所述工件。在第一实施例中，偏振输出激光束103沿着光束路径108的第二部分124行进至经定位以与偏振输出激光束103相交的第二光学元件126。第二光学元件126是光束位移光学元件，其经设置以补偿由光学元件104引入的下文更详细描述的光束偏移127。在替代性第二实施例（未图示）中，第二光学元件126被省略，并且偏振输出激光束103继续沿着光束路径108的第二部分124行进至后续常规光学器件128（例如，聚焦透镜、光束定位器），所述后续常规光学器件128调节偏振输出激光束103使之入射在所述工件上的目标位置处。以下描述针对所述第一实施例。第二光学元件126接收偏振输出激光束103并且沿着光束路径108的第三部分129将偏振输出激光束103（或者偏振输出激光束103的一部分）传输至光学器件128。类似于光学元件104，第二光学元件126可以是包含平面光学薄膜的光入射敏感光学元件的角度，所述平面光学薄膜将偏振输出激光束103的一些光与光束路径108分离以产生反射光束130，而偏振输出激光束103的剩余部分（由参考标号103'表示）通过第二光学元件126沿着光束路径108的第三部分129传输。在一个实例中，第二光学元件126是薄膜偏振器。当第二光学元件126包含产生反射光束130的平面光学薄膜时，设置第二激本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.02 US 12/753,5781.一种实现偏振输出激光束的高速强度变化的方法，其包括：
产生输入激光束，其沿着光束路径的第一部分向工件上的目标位置传播；
设置电流计系统，其包含与可旋转驱动轴配合来使所述可旋转驱动轴围绕
垂直于所述光束路径的所述第一部分的旋转轴旋转的电流计驱动构件，所述电
流计驱动构件使所述可旋转驱动轴围绕所述旋转轴旋转，从而提供所述可旋转
驱动轴在所选择的角位置之间的高速转变；以及
将光入射敏感光学元件的角度紧固至所述可旋转驱动轴，从而实现所述光
入射敏感光学元件的角度围绕所述旋转轴的旋转，所述光入射敏感光学元件的
角度包含平面光学薄膜，所述平面光学薄膜经定位以与所述光束路径的所述第
一部分相交，以使得所述输入激光束以由所述可旋转驱动轴的角位置确定的入
射角入射在所述平面光学薄膜上，所述平面光学薄膜从所述输入激光束产生沿
着所述光束路径的第二部分向所述工件上的所述目标位置传播的偏振输出激
光束，所述偏振输出激光束的特征为随所述输入激光束与所述平面光学薄膜之
间的所述入射角而变化的强度，由所述电流计驱动构件提供的所述可旋转驱动
轴的所述高速转变改变所述输入激光束与所述平面光学薄膜之间的所述入射
角，由此实现所述偏振输出激光束的所述强度的高速变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述平面光学薄膜将所述输入激光束
分成第一及第二光分量，由此产生所述偏振输出激光束，所述偏振输出激光束
对应于所述第一光分量。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述平面光学薄膜通过透射所述第一
光分量穿过所述平面光学薄膜并且通过使所述第二光分量从所述平面光学薄
膜反射来将所述输入激光束分成所述第一及第二光分量。
4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括设置经定位以与从所述平面
光学薄膜反射的所述第二光分量相交的激光收集元件，所述激光收集元件吸收
所述第二光分量以抑制其到达所述工件。
5.根据权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰恩·克雷能特，
申请(专利权)人：伊雷克托科学工业股份有限公司，
类型：
国别省市：