专利名称：一种用于材料双面同步辐照的激光均束装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对激光光束进行均束并分束的装置，属于激光光电 子及其应用领域。
背景技术：
在激光烧结陶瓷实验中，希望材料整体能够得到均匀辐照，从而消除辐 照温度场不均匀或者有温度梯度的现象，达到抑制裂纹的效果。目前的激光
均束方法只考虑辐照材料单面温度场(辐照面)的均匀化，如专利ZL 200520127504.6 (附图6)提出的"一种用于获得大面积均匀方形光斑的激光 均束装置"，是由两块相互垂直的带式积分镜组成，均束效果较好，但此装置 只能用于单面辐照，往往因为材料上下表面温度梯度的存在而导致裂纹的产 生，严重影响辐照烧结效果，而且由于凹面积分镜的加工难度大，其实际均 束效果较理想效果差。
实用新型内容
本实用新型提供了一种简单的均束分束装置，使得在激光辐照陶瓷改性 实验中，样品6可以双面同步辐照，可以有效改善温度场，抑制裂纹。
本实用新型的解决方案是设计一种双面同步辐照的激光均束装置，该 装置包括聚光透镜1、匀光装置2、分束装置3、聚光装置4、双向光束调 整装置5，其特征在于聚光透镜1将激光束汇聚到匀光装置2，匀光装置2 将激光均束后投射到分束装置3，分束装置3将均束后的激光分成两束后投射 到聚光装置4，聚光装置4将两束激光分别汇聚到两点，双向光束调整装置5 将两点处的激光转变成同轴反向、且相汇的两束激光。
其中的匀光装置为横截面为正方形的光波导管。
其中的分束装置3为由两块平面反射镜组成的夹角可调的楔形反射镜。
其中的聚光装置4为凹面反射镜。
其中的双向光束调整装置5为两块分别放置在两条汇聚光路中的角度可 调的平面反射镜。本实用新型的有益效果是采用上述方案后，可对原始激光光束进行均 束，不受原始激光光斑模式的影响；并且分为两束光，在激光辐照陶瓷改性 实验中的样品6的两个面可以同时受到激光的照射，避免了因为材料上下表 面温度梯度的存在而导致裂纹的产生。
图l:本实用新型结构示意图2:光波导管形状示意图3:光波导管均束的原理图4:楔形反射镜的侧视图5:楔形反射镜的主视图6:引用专利所述装置的结构示意图。
图中，1、聚光透镜，2、匀光装置(光波导管)，3、分束装置(楔形反 射镜)，4、聚光装置(凹面反射镜)，5、双向光束调整装置，6、样品，7、 平面镜，8、方框，9、螺丝。
具体实施方式
本实施例中选择大功率C02激光束为对象。匀光装置2采用光波导管，如 附图2所示，光波导管为横截面为正方形的中空的方管结构，由对C02激光具 有高反射率的板材构成，如黄铜。附图3中，激光束经聚光透镜1汇聚后入 射到光波导管中，经多次反射后射出，光线的反向延长线构成了在聚光透镜l 的焦平面上的多个虚像，虚像越多，均束效果越好。由光波导管内出射的光 可以看做是由同一个平面(图3中的xlyl平面)的多个像(图3中为SO，Sl, S2) 发出的光，经聚光装置4 (凹面反射镜)汇聚后成像在像面x2y2上，在像面 后的一段距离，即图中的xy平面，是由多个像点发散的光的重叠区域，在这 个区域内，可以看做光强是分布均匀的。
本实施例中的分束装置3为一个楔形反射镜，它是由两块带有夹角的两 个平面镜7组成。平面镜7放置在一个方框8中(如图4和图5所示)，方框 8的背板上设置有螺丝9，通过旋转螺丝9可以调节两个平面镜7的夹角。由光波导管出射的光，入射到楔形反射镜上，反射光将向两个不同的方向继续 刖进。
本实施例中的聚光装置4为凹面反射镜(如图1和图3所示)，根据实际 情况，凹面反射镜可以采用一个，也可以采用两个，当分束后的激光的分开 角度不大时用一个凹面反射镜，当分开角度较大时需用两个凹面反射镜将两 束激光汇聚到两处。
本实施例中的双向光束调整装置5为两块平面反射镜，两块平面反射镜 分别放置在凹面反射镜后的两条汇聚光路中，调整平面反射镜的角度使两束 激光可以相汇、且同轴反向。两束光同轴反向照射到样品6两个表面，使样 品6两面同时均匀辐照。
实际应用中，保证聚光透镜1和光波导管同轴，激光经透镜聚焦后入射 到光波导管内。出射光由楔形反射镜反射后入射到凹面镜再次反射成像，后 面由两块平面镜7调整光线方向，使两束光反向同轴，使光线同时垂直照射 到陶瓷片的两个表面，并且陶瓷片的位置使得两束光光程相等。
本实用新型的有益效果是可将大功率原始激光光束进行均束，并且分为 两束光，对样品6的两个表面同时辐照，不受原始激光光斑模式的影响。相 对于原有的技术来说，均束方法简单，制造工艺成熟，应用较广泛，而且弥 补了原有技术不能双面同时辐照的缺陷。
经使用表明，本实用新型达到预期目的，满足使用效果。
权利要求1. 一种用于材料双面同步辐照的激光均束装置，包括聚光透镜(1)、匀光装置(2)、分束装置(3)、聚光装置(4)、双向光束调整装置(5)，其特征在于激光器发出的激光束通过聚光透镜(1)汇聚到匀光装置(2)，匀光装置(2)将激光均束后投射到分束装置(3)，分束装置(3)将均束后的激光分成两束后投射到聚光装置(4)，聚光装置(4)将两束激光分别汇聚到两点，在两束汇聚的光路中分别各放置一块可将两点处的激光转变成同轴反向、且相汇的两束激光的反射镜作为双向光束调整装置(5)。
2. 根据权利要求1所述的一种用于材料双面同步辐照的激光均束装置，其特征在于所述的匀光装置(2)为横截面为正方形的光波导管。
3. 根据权利要求1所述的一种用于材料双面同步辐照的激光均束装置，其特征在于所述的分束装置(3)为由两块平面反射镜组成的夹角可调的楔形反射镜。
4. 根据权利要求1所述的一种用于材料双面同步辐照的激光均束装置，其 特征在于所述的聚光装置(4)为凹面反射镜。
5. 根据权利要求1所述的一种用于材料双面同步辐照的激光均束装置，其特征在于所述的双向光束调整装置(5)为两块分别放置在两条汇聚光路中的角度可调的平面反射镜。
专利摘要一种用于材料双面同步辐照的激光均束装置属于激光光电子应用领域。它由聚光透镜1，方形光波导管2，楔形反射镜3，球面反射镜4，平面反射镜5组成。原始激光束通过聚光透镜1汇聚后经光波导管匀束，被楔形反射镜(由两块带有夹角的平面镜7组成)分割并反射后分别由球面反射镜汇聚，最后由两块平面反射镜使光线方向改变，使两束光同轴反向辐照到样品6的两个表面，达到两面同步辐照。相对于原有的技术来说，均束方法简单，制造工艺成熟，应用较广泛，而且弥补了原有技术不能双面同时辐照的缺陷。
文档编号G02B27/09GK201226051SQ200820108200
公开日2009年4月22日 申请日期2008年5月30日 优先权日2008年5月30日
发明者季凌飞, 智 李, 蒋毅坚 申请人:北京工业大学