一种用于激光隔离器热棱镜效应的补偿装置的制作方法

文档序号:16008953发布日期:2018-11-20 20:25阅读:277来源:国知局

本实用新型涉及于光学技术设备领域,特别涉及于一种用于激光隔离器热棱镜效应的补偿装置。



背景技术:

隔离器是激光系统中的重要部件。尤其在大功率激光加工设备中,由于加工物件表面的反射光可能进入激光器,对系统造成损伤,因此隔离器尤为重要。目前已有的隔离器往往在激光功率较高,如100W到500W时,性能下降很快。其中常见的原因之一,是隔离器磁光材料,如最佳磁光材料TGG。隔离器在吸收激光能量后,温度升高产生热棱镜效应,致使输出光斑变大,输出光焦点纵向偏离,从而对工件表面的加工产生不良后果。

现有技术中应对隔离器热棱镜效应的补偿方式往往是隔离器通过两块偏振分光元件PBS1,PBS2,波片和法拉第旋光元件组成,将热棱镜补偿元件TLC放置于光束准直空间,其中热棱镜补偿元件TLC通常是负折射材料,这使得折射率随温度增加而变小,详细的工作方式可参见说明书附图1,但是此时要求热棱镜补偿元件TLC必须满足以下两个条件:(1)在激光波长范围有较大的吸收;(2)此材料的热棱镜效应与隔离器磁光材料的热棱镜效应是反的。同时满足以上两条件的材料很难找到,即使有,比如DKDP晶体,也有可靠性、加工工艺和成本上的诸多问题。

本实用新型就是针对上述存在的现象进行整改之后,改变了热棱镜补偿的方式,增加了光学材料进行补偿,使热棱镜补偿元件TLC的折射率随着温度增加而增加。



技术实现要素:

(1)要解决的技术问题

本实用新型克服了现有技术中为了保护激光器往往将隔离器的激光功率设定较高,也因此隔离器在吸收激光能量后,温度身高产生热棱镜效应致使输出光斑变大,输出光焦点纵向偏离,对工件表面产生不良后果的情况。本实用新型要提供一种能够有效地改良隔离器中热棱镜的补偿方式的用于激光隔离器热棱镜效应的补偿装置。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题,本实用新型提供了这样一种用于激光隔离器热棱镜效应的补偿装置,包括第一偏振分光元件、波片、法拉第旋光元件、第二偏振分光元件、热棱镜补偿元件、聚光装置、散光装置;

所述第一偏振分光元件、所述波片、所述法拉第旋光元件、所述第二偏振分光元件按从左到右的顺序依次排列,并且设于同一水平线上;

所述聚光装置、所述热棱镜补偿元件、所述散光装置中的光路相互重叠,所述热棱镜补偿元件设置于所述聚光装置和所述散光装置之间;

所述热棱镜补偿元件位于非准直空间,所述热棱镜补偿元件非透光部分外侧包裹有不良热导体材料,并且所述热棱镜补偿元件为基于正折射率材料制成的光学器件。

优选地,所述的热棱镜补偿元件的棱镜效应与所述法拉第旋光元件的棱镜效应相同。

优选地,所述的非准直空间包括光束汇聚空间和光束发散空间。

优选地,所述的不良热导体材料包括陶瓷材料或石棉材料制成。

优选地,所述的第一偏振分光元件和所述的第二偏振分光元件的形状和技术参数规格相同。

(3)有益效果

本实用新型克服了现有技术中为了保护激光器往往将隔离器的激光功率设定较高,也因此隔离器在吸收激光能量后,温度身高产生热棱镜效应致使输出光斑变大,输出光焦点纵向偏离,对工件表面产生不良后果的情况。本实用新型核心之处是改变了热棱镜补偿的方法,通过在热棱镜补偿元件TLC前端和后端设置两块光学元件进行补偿,此时设置TLC材料为正折射材料。改进后的光束焦点位于“补偿前焦点”的位置,使得可用材料范围大幅扩展,成本大幅降低。

附图说明

图1为现有技术中隔离器热棱镜的补偿方式示意图;

图2为本实用新型中隔热器热棱镜的补偿方式中热棱镜补偿元件处于光束汇聚空间的示意图;

图3为本实用新型中隔热器热棱镜的补偿方式中热棱镜补偿元件处于光束发散空间的示意图;

图4为本实用新型中隔热器热棱镜补偿原理的示意图。

附图标记为:1-第一偏振分光元件,2-波片,3-法拉第旋光元件,4-第二偏振分光元件,5-热棱镜补偿元件,6-聚光装置,7-散光装置。

具体实施方式

结合附图1-4和实施例对本实用新型作进一步的说明。

在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“竖直”、“水平”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位,以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1中现有技术中的热棱镜补偿方式,是通过隔离器由偏振分光元件PBS1,PBS2,波片WP,和法拉第旋光元件FR组成。热棱镜补偿元件TLC位于光束准直空间,TLC通常是负折射材料,即折射率随温度增加而变小。

如图2-3所示,图2是将热棱镜补偿元件5放置于光束汇聚空间中,图3是将热棱镜补偿元件5放置于光束发散空间中,本实用新型所述的一种用于激光隔离器热棱镜效应的补偿装置,包括第一偏振分光元件1、波片2、法拉第旋光元件3、第二偏振分光元件4、热棱镜补偿元件5、聚光装置6、散光装置7;所述第一偏振分光元件1、所述波片2、所述法拉第旋光元件3、所述第二偏振分光元件4按从左到右的顺序依次排列,并且设于同一水平线上;所述聚光装置6、所述热棱镜补偿元件5、所述散光装置7中的光路相互重叠,所述热棱镜补偿元件5设置于所述聚光装置6和所述散光装置7之间;所述热棱镜补偿元件5位于非准直空间,所述热棱镜补偿元件5非透光部分外侧包裹有不良热导体材料,并且所述热棱镜补偿元件5为基于正折射率材料制成的光学器件。

为了更好的达到热棱镜补偿的效果,本实用新型还包括所述的热棱镜补偿元件5的棱镜效应与所述法拉第旋光元件3的棱镜效应相同;所述的非准直空间包括光束汇聚空间和光束发散空间;所述的不良热导体材料,例如包括陶瓷或者石棉材料的一种或是两种组合制成;所述的第一偏振分光元件1和所述的第二偏振分光元件4的形状和技术参数规格相同。

工作原理:如附图2-4所示,本实用新型中热棱镜补偿元件TLC位于光束汇聚空间,也可以位于光束发散空间,而此时我们设置TLC的材料为正折射材料,机折射率随着温度增加而增加,在TLC元件折射率不随着温度时,光束焦点位于“补偿前焦点”位置即为附图3中的a的位置,当折射率随温度增加增加后,光束焦点即改变到“补偿后焦点”位置即为附图3中的b的位置,因此温度身高的效果类似于在TLC元件中增加了一个负透镜,此焦点位置随温度变化可以有效的补偿磁光元件中产生的热棱镜效应。

以上所述的实施例仅表达了对本实用新型优选实施方式,其描述较为具体和详细,但本实用新型不仅限于这些实施例,应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说。在未脱离本实用新型宗旨的前提下,所为的任何改进均落在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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