边所在侧面出射，得到初折射激光41。在进行激光加工时，需要不断微调激光的偏转量，本实施例中，通过改变驱动电路31施加在电光晶体棱镜13上的电压，即可微调初折射激光41的偏转量和在机械偏转器2上的入射角度，从而达到微调再折射激光42偏转量的目的，由于电光晶体的响应时间极短，因此在激光加工时，通过电光偏转器1对激光进行小角度偏转量的调整所耗费的时间几乎可以忽略不计，大大提高了激光加工的效率。若需要大范围的扫描，可以同时改变电光偏转器1和机械偏转器2的驱动参数，实现全部扫描范围的快速扫描。
[0041]实施例四:
[0042]与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是:
[0043]如图4所示，电光偏转器1为渐变折射率电光偏转器，包括电光晶体14，具有克尔效应和空间电荷效应，所述电光晶体14为铌钽酸钾晶体。克尔效应是指与电场二次方成正比的电感应双折射现象，空间电荷是存在于半导体内部局部区域的剩余电荷。由于克尔效应的存在，驱动电路31在电光晶体14两平行的底面施加电压时，会在电光晶体14内部产生均匀的电场，并且电光晶体14对脉冲激光的折射率根据施加电压的不同而不同，又由于电光晶体14内存在空间电荷，从而抵消掉部分的外加电场，造成电光晶体14内部电场在各处不是完全相同的，而是逐渐变化的，折射率也是逐渐变化的，当入射激光40经过该电光晶体14时，脉冲激光传输的路径就会逐渐偏转，通过控制施加的电压大小就可以调整入射激光40的偏转量，从而改变初偏转激光41的偏转量和在机械偏转器2上的入射角度，进而实现再折射激光42的快速微调。若需要大范围的扫描，可以同时改变电光偏转器1和机械偏转器2的驱动参数，实现全部扫描范围的快速扫描。
[0044]实施例五:
[0045]与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是:
[0046]如图5所不，电光偏转器1为四电极电光偏转器，包括电光晶体15，为四棱柱形，上下底面为入射激光40的入射面和出射面，驱动电路31为2个，其中一个驱动电路的电极板33和电极板34分别与电光晶体15的2个相邻的侧面相接触，另一个驱动电路的电极板36和电极板37分别与电光晶体15的另外2个侧面相接触，电极板33连接驱动电路的正极，电极板34连接驱动电路的负极，电极板36连接驱动电路的负极，电极板37连接驱动电路的正极；这样在电极板33和电极板34之间的区域形成一个电场，电场方向35向下，在电极板36和电极板37之间的区域形成一个电场，电场方向38向上，两个电场方向相反，必然会产生不同的折射率，设置为方向相反的电场，是为了降低驱动电路施加在电光晶体15上的电压，同时使电光晶体15中2个部分的折射率相差尽可能的大，以增大脉冲激光的偏转角。另外电极板33和电极板34之间的电场强度也是梯度分布的，越靠近中心线电场强度越小，电极板36和电极板37之间的区域也是梯度分布，越靠近中心线电场强度越小。如此，沿垂直于电场方向，折射率是梯度分布的。入射激光40由电光晶体15的一底面入射，经过电光晶体15内部的多次折射后，由另一底面出射，得到初偏转激光41。对激光偏转量进行微调时，只需改变驱动电路32的电压即可，同时，由于入射激光40在电光晶体15中多次折射，微调可实现的偏转角度较大，减少了调整机械偏转器2的次数，节约加工时间，提高效率。若需要大范围的扫描，可以同时改变电光偏转器1和机械偏转器2的驱动参数，实现全部扫描范围的快速扫描。
[0047]实施例六:
[0048]与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是:
[0049]如图6所不，电光偏转器1为畴反转电光偏转器，包括具有畴结构的电光晶体16，电光晶体16具有多个三角形畴结构161，相邻的畴结构161自发极化方向163相差180°，所述电光晶体16具有相互平行的上底面和下底面，电光晶体16的自发极化方向163与上底面和下底面垂直，电光晶体16的畴结构161沿电光晶体16的最长边方向依次排列，入射激光40的传输方向也是沿电光晶体16的长边方向，入射激光40传输时依次经过各个畴结构161，由于自发极化电场的存在，对电光晶体16施加电压后，相邻畴结构161的折射率必定不同，脉冲激光在畴壁162处发生折射，产生偏转；相邻的畴结构161的交界面为畴壁162，各个畴壁162的斜率大小相等，方向相反，本实施例畴结构161的形状可以简化计算过程，便于计算脉冲激光在各个畴壁162处的入射角和出射角；畴壁162与电光晶体16的最长边所成的锐角α的角度均为70-80°，该角度设置可将电光晶体16内分成尽可能多的畴结构161，同时由于畴结构161排列规则简单，在获得畴结构161时，获得过程不过于复杂；优选的，畴壁162与电光晶体16的最长边所成的锐角α的角度均为75°，设置为75°时，畴结构161的个数与其获得过程均达到最优。畴结构161的个数越多，初折射激光41的偏转越大，需要机械偏转器2调整的次数就越少，也就越能够节约加工时间，提高加工效率。所述电光晶体16包括5-20个畴结构161，本实施例优选地选择7个畴结构161，当选择7个畴结构161时，初折射激光41的偏转角已较大，再增加畴结构161的个数，偏转角的增大效果不明显，反而需要增加电光晶体16的尺寸和施加的电压数值，增大了激光振镜成本。若需要大范围的扫描，可以同时改变电光偏转器1和机械偏转器2的驱动参数，实现全部扫描范围的快速扫描。
[0050]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种基于电光-机械复合偏转的激光振镜，其特征在于，包括:电光偏转器、机械偏转器、2个驱动电路、激光器和同步机，所述激光器、电光偏转器和机械偏转器按照激光的传输路径依次排列，其中1个所述驱动电路与所述电光偏转器连接，另1个所述驱动电路与所述机械偏转器连接，所述激光器和2个所述驱动电路分别与同步机连接。2.根据权利要求1所述的基于电光-机械复合偏转的激光振镜，其特征在于，所述电光偏转器为数字编码电光偏转器、棱镜电光偏转器、渐变折射率电光偏转器、四电极电光偏转器、畴反转电光偏转器或声光偏转器。3.根据权利要求2所述的基于电光-机械复合偏转的激光振镜，其特征在于，所述棱镜电光偏转器包括电光晶体棱镜。4.根据权利要求2所述的基于电光-机械复合偏转的激光振镜，其特征在于，所述渐变折射率电光偏转器包括具有克尔效应和空间电荷效应的电光晶体。5.根据权利要求2所述的基于电光-机械复合偏转的激光振镜，其特征在于，所述数字编码偏转器包括电光晶体和偏振分光器。6.根据权利要求2所述的基于电光-机械复合偏转的激光振镜，其特征在于，所述四电极电光偏转器包括电光晶体和4个电极板。7.根据权利要求2所述的基于电光-机械复合偏转的激光振镜，其特征在于，所述畴反转电光偏转器包括具有畴结构的电光晶体。8.根据权利要求1-7任一所述的基于电光-机械复合偏转的激光振镜，其特征在于，所述机械偏转器为反射式激光偏转器或位移式激光偏转器。9.一种利用权利要求1-8任一所述的基于电光-机械复合偏转的激光振镜进行激光偏转的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)激光器输出的入射激光入射到电光偏转器上，同步机控制驱动电路对电光偏转器施加电信号，入射激光经过电光偏转器后，得到初偏转激光； (2)初偏转激光入射到机械偏转器上，同步机控制驱动电路对机械偏转器施加电压，初偏转激光经过机械偏转器后，得到再偏转激光。10.根据权利要求9所述的激光偏转的方法，其特征在于，对所述再偏转激光进行偏转量调整时，先通过电光偏转器进行，若电光偏转器不能实现，再通过机械偏转器进行。
【专利摘要】本发明公开了一种基于电光-机械复合偏转的激光振镜及其偏转方法，包括电光偏转器、机械偏转器、2个驱动电路、激光器和同步机，所述激光器、电光偏转器和机械偏转器按照激光的传输路径依次排列，其中1个所述驱动电路与所述电光偏转器连接，另1个所述驱动电路与所述机械偏转器连接，所述激光器和2个所述驱动电路与同步机连接本发明公开了一种基于电光-机械复合偏转的激光振镜及其偏转方法，本发明将机械偏转器偏转角度大和电光偏转器响应速度快的优点相结合，两者协同大大提高了激光振镜的扫描速度，提高激光加工效率。
【IPC分类】G02B26/08
【公开号】CN105259652
【申请号】CN201510796610
【发明人】张永亮, 朱启华, 邓颖, 康民强, 罗韵, 叶海仙, 王少奇, 许党朋, 严雄伟, 蒋新颖, 龙蛟, 李明中, 周丹丹, 田晓琳, 陈林, 周丽丹, 胡东霞, 郑奎兴, 粟敬钦, 王方, 魏晓峰, 郑万国
【申请人】中国工程物理研究院激光聚变研究中心
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月18日