一种可调节激光衰减器的制作方法

本实用新型涉及激光器领域，具体为一种可调节激光衰减器。

背景技术：

在激光加工领域中，不同的材料以及不同的加工方式往往需要使用不同的激光功率，所以激光功率的衰减调节在激光技术应用中是必不可少的。一般情况下，通过调节激光器泵浦源或者放大级电流的方式可以实现激光功率的调节，但频繁调节泵浦源和放大级功率会导致激光器寿命缩短、激光功率不稳定、光束质量下降等一系列问题，不适用于对稳定性、可靠性要求较高的工业领域。

传统激光功率衰减调节通常有以下三种方式：1)采用吸收型中性密度衰减片；2)采用镀膜光学镜片；3)采用偏振分光方式。

吸收型中性密度衰减片利用某些材料对激光有较强吸收这一特性，对通过的激光束实现功率衰减。但吸收型中性密度衰减片吸收的激光能量会转化为热能，导致器件升温，进而影响器件的光学特性，最终影响出射的激光光束质量，且在高功率激光的照射下，甚至还会引起器件损伤。另外，吸收型中性密度衰减片一般对固定波长、偏振态的激光束吸收系数固定，无法实现激光功率的连续可调。镀膜光学镜片一般采用玻璃或石英材质，通过镀膜参数或者镜片数量来控制反射率，从而改变反射和透射的比例，实现对透射/反射光束功率的衰减调节。但由于镜片镀膜对不同波长和偏振的激光有不同反射率，因而在不同波长、偏振态下工作具有不同的衰减系数，也无法做到连续可调。

至于偏振分光方式衰减是利用线偏振激光的偏振特性，通过偏振器件将线偏振激光分成两个偏振方向互相垂直的分量，一束透射一束反射，通过衰减其中一个分量，从而实现激光功率的衰减调节。沿光轴旋转偏振器件，可以得到两个分量不同的透射/反射比，从而实现功率的连续可调衰减。但往往旋转偏振器件的结构复杂且体积较大，且光束通过偏振分光器件会发生一定位移，旋转过程中出射光的位置精度难以保证。

如附图1所示，现有技术中公开了一种激光衰减器，采用了偏振镜片2、1/2波片10和激光吸收体组件21，通过将1/2波片10安装在一个旋转装置上，通过旋转1/2波片10，使通过的激光的P光和S光分量不同，再通过偏振镜片2和3，反射S光，以达到衰减激光的效果，但其不能调节入射激光的功率密度，在处理高功率的激光，造成激光功率过于集中，产品发热问题严重，同时，也不能对衰减之后的出射光束的大小进行调节。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供了一种可调节激光衰减器，可以调节激光衰减器降低入射光束的功率密度，同时调节出射光束的光束大小。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种可调节激光衰减器，包括1/2波片、偏振分光镜片和剩余光收集器，所述1/2波片可转动的设置，还包括扩束镜，所述扩束镜、1/2波片、偏振分光镜片设置在入射激光的光路上，所述扩束镜和1/2波片的中心与光路共线；入射激光垂直射入扩束镜，经过扩束的激光垂直射入1/2波片，在射向偏振分光镜片形成透射光路和反射光路，反射光路通过所述剩余光收集器收集。

根据本实用新型的一种可调节激光衰减器，通过旋转1/2波片，使得经过1/2波片的激光线偏振方向发生偏转，当激光再入射到偏振分光镜片上时，分解出的p偏振分量和s偏振分量的比例也随之改变，根据偏振分光镜片上的镀膜性质，使P偏振分量基本透射过偏振分光镜片，形成透射光路，而S偏振分量基本被反射；所以通过旋转1/2波片调节P偏振分量和S偏振分量的比例即可实现对激光的连续可调的衰减；通过所述扩束镜，则可以降低入射激光的功率密度，适用于高功率的激光，有效降低激光产生的局部热效应，方便剩余光收集器收集反射光路和散走反射光路产生的热量，同时，经过扩束的激光也能够改变最终透射光路的光束大小，使其能够适合不同的激光应用需求。

优选的，所述扩束镜为变倍数扩束镜，该变倍数扩束镜的扩束倍率范围为2-8倍。变倍数扩束镜能够使得可调节激光衰减器产生不同大小的激光光束，使其能够适应更多的激光应用需求。

优选的，所述扩束镜为定倍数扩束镜。采用定倍数的扩束镜结构更简单，适合特定场景下的激光应用需求。

优选的，所述扩束镜的透镜组的所有镜面镀有增透膜。增透膜能够增加激光通过镜面的透过率。

优选的，所述偏振分光镜片的中心与激光的光路呈布儒斯特角56°放置。

进一步的，还包括窗口镜片，所述窗口镜片与偏振分光镜片呈镜像对称设置，使透射光路与入射激光的光路同轴。窗口镜片用于平移透射光路，补偿透射光路经过偏振分光片时折射所产生的光路平移。

再进一步的，所述剩余光收集器具有接光面，所述接光面用于防止镜面反射所述反射光路。所述接光面直接与所述反射光路相对应，能够防止反射光路发生镜面反射。

再进一步的，所述接光面采用喷砂处理。通过喷砂处理的接光面能够有效的防止镜面反射的发生。

再进一步的，所述剩余光收集器采用导热材料制成。反射光路射到剩余光收集器后被收集，导致剩余光收集器产生大量的热，而将其采用导热材料制成，也容易将产生的热量散掉。

再进一步的，还包括壳体，所述扩束镜、1/2波片、偏振分光镜片和剩余光收集器安装在壳体内。所述壳体可以有效的保护可调节激光衰减器的光学镜片。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中的一种激光衰减器的结构示意图。

图2是本实用新型的一种可调节激光衰减器的光路原理图。

附图标记：

11-入射激光光路，12-扩束镜透射光路，13-1/2波片透射光路，14-透射光路，15-反射光路，16-出射光路，20-扩束镜，30-1/2波片，40-偏振分光镜片，50-窗口镜片，60-剩余光收集器。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本实用新型实施例提供了一种可调节激光衰减器。

如图2所示，包括扩束镜20、1/2波片30、偏振分光镜片40、窗口镜片50和剩余光收集器60，所述扩束镜20和1/2波片30的中心与激光光路共线，所述偏振分光镜片40的表面镀有偏振分光膜，消光比Tp/Ts＞100:1，当呈某一方向线偏振态的入射激光沿入射激光光路11入射到扩束镜20中，经过扩束镜20中的透镜组，扩大一定倍数的激光光束，入射激光再沿扩束镜透射光路12垂直入射到1/2波片30的中心，入射激光经过1/2波片30的线偏振方向发生偏转，再沿1/2波片透射光路13以布儒斯特角入射到偏振分光片，并在入射面分解为垂直于入射面的s偏振分量和平行于入射面的p偏振分量；根据偏振分光片的镀膜性质，p偏振分量基本全部透射形成透射光路14，s偏振分量基本全部反射而形成反射光路15，反射光路15最后打在剩余激光收集器上，被吸收和散射消耗；而经过偏振分光镜片40的透射光由于折射现象，会产生一定的光路平移，再入射到窗口镜片50上，所述窗口镜片50与偏振分光镜片40呈镜像对称设置，用于补偿折射而产生的光路平移，使得最终的出射光路16能够与入射激光光路11同轴共线。

通过1/2波片30衰减激光的工作原理为：当1/2波片30以光路为中心旋转θ角时，入射激光的线偏振方向随之旋转2θ角，再入射到偏振分光片上分解出的p偏振分量和s偏振分量的比例也随之改变，因此，最终出射光的能量实现了连续可调衰减，调节范围可达到0.5％至95％。

本实用新型的光学镜片均可以采用石英、BK7或CaF2材料制成，这些材料具有吸收率低和热膨胀系数小的特性，损伤阈值较高，适用于高功率激光。

本实用新型的更加优选实施例，所述扩束镜20为变倍数扩束镜20，该变倍数扩束镜20的扩束倍率范围为2-8倍。变倍数扩束镜20能够使得可调节激光衰减器产生不同大小的激光光束，使其能够适应更多的激光应用需求。

本实用新型的更加优选实施例，所述扩束镜20为定倍数扩束镜20。采用定倍数的扩束镜20结构更简单，适合特定场景下的激光应用需求。所述定倍数扩束镜20可以是2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍或8倍扩束镜20。

本实用新型的更加优选实施例，所述扩束镜20的透镜组的所有镜面镀有增透膜。增透膜能够增加激光通过镜面的透过率。

并且，该可调节激光衰减器的光写镜面上均可以镀有增透膜，并且该增透膜的波长优选为355nm或532nm。

本实用新型的更加优选实施例，所述偏振分光镜片40的中心与激光的光路呈布儒斯特角56°放置。

当然，所述偏振分光镜片40的设置角度也可以为其他角度，如45°。

本实用新型的更加优选实施例，所述剩余光收集器60具有接光面，所述接光面用于防止镜面反射所述反射光路15。所述接光面直接与所述反射光路15相对应，能够防止反射光路15发生镜面反射。所述接光面采用喷砂处理。通过喷砂处理的接光面能够有效的防止镜面反射的发生。所述剩余光收集器60采用导热材料制成。反射光路15射到剩余光收集器60后被收集，导致剩余光收集器60产生大量的热，而将其采用导热材料制成，也容易将产生的热量散掉。

所述剩余光收集器60优选用黄铜材质制成，黄铜具有良好的导热效果，能够加快散走吸收反射激光所产生的热量。

本实用新型的更加优选实施例，还包括壳体，所述扩束镜20、1/2波片30、偏振分光镜片40和剩余光收集器60安装在壳体内。所述壳体可以有效的保护可调节激光衰减器的光学镜片。

根据本实用新型的一种可调节激光衰减器，通过旋转1/2波片30，使得经过1/2波片30的激光线偏振方向发生偏转，当激光再入射到偏振分光镜片40上时，分解出的p偏振分量和s偏振分量的比例也随之改变，根据偏振分光镜片40上的镀膜性质，使P偏振分量基本透射过偏振分光镜片40，形成透射光路14，而S偏振分量基本被反射；所以通过旋转1/2波片30调节P偏振分量和S偏振分量的比例即可实现对激光的连续可调的衰减；通过所述扩束镜20，则可以降低入射激光的功率密度，适用于高功率的激光，有效降低激光产生的局部热效应，方便剩余光收集器60收集反射光路15和散走反射光路15产生的热量，同时，经过扩束的激光也能够改变最终出射光路16的光束大小，使其能够适合不同的激光应用需求。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。