CN108123358A - 大动态范围激光线性衰减方法及衰减器 - Google Patents

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黎高平
于东钰
吴磊
阴万宏
桑鹏
张魁甲
吕春莉
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Xian institute of Applied Optics
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
    • H01S3/10015—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by monitoring or controlling, e.g. attenuating, the input signal
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Abstract

本发明提出一种大动态范围激光线性衰减方法及衰减器，包括第一楔形分束镜、第二楔形分束镜、第三楔形分束镜和平移台；第一楔形分束镜与第二楔形分束镜平行放置，使两个楔形分束镜的底部平面相互平行；第三楔形分束镜处于第二楔形分束镜的一端，衰减后的激光从第三楔形分束镜反射出去；第三楔形分束镜和第二楔形分束镜安装在平移台上，平移台的移动方向垂直于第二楔形分束镜底部平面的法向。本发明通过改变两个楔形分束镜的相对位置，改变激光的衰减倍数。激光不通过其他介质只在楔形分束镜表面反射，即可对光束进行衰减。主要有两种优点：1、在对大功率激光衰减时，不会对衰减器造成损伤。2、控制反射面加工精度，就可以很方便得控制衰减对光束形状的影响。

Description

大动态范围激光线性衰减方法及衰减器
技术领域
本发明属于光学计量领域，主要涉及大动态范围的激光功率线性衰减方法。
背景技术
随着激光器的发展，激光能量向极强极弱方向发展。
现有的激光衰减器多利用中性衰减片的方法实现，这种方法衰减倍数有限，而且线性度较差，激光入射在同一衰减片的不同位置其衰减倍数也有一定的变化，要实现大倍率的衰减需要多片衰减片组合。由于中性衰减片的损伤阈值低，在功率能量的激光衰减应用当中有相当大的局限性。由于其不同位置上的衰减倍数有所差异，在大口径激光功率能量衰减的应用方面也有相当大的制约。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种大动态范围激光线性衰减方法及衰减器。
本发明的原理是利用楔形棱镜高透过率，低反射率的特点，使用两块楔型棱镜，对光束进行多次反射实现大范围激光功率能量衰减的目的。楔型棱镜是一种常见的光学器件，本发明利用其低反射率的特点将其制作成为大动态范围激光线性衰减器。该衰减器只要光学表面平整洁净，衰减倍数就与光斑的入射位置无关。由于激光功率能量只有很少部分被吸收，所以其损伤阈值高，可以应用于大功率(至少1000W)，大口径的激光功率能量衰减，而且通过调节两块棱镜的相对位置就可以实现衰减倍数的调节，使用方便。
基于上述原理，本发明的技术方案为：
所述一种大动态范围激光线性衰减方法，其特征在于：将两个楔形分束镜平行放置，使两个楔形分束镜的底部平面相互平行；需要衰减的激光照射第二楔形分束镜的底部平面，反射光在第二楔形分束镜与第一楔形分束镜之间经过多次反射后，经由第三楔形分束镜反射出去。
进一步的优选方案，所述一种大动态范围激光线性衰减方法，其特征在于：需要衰减的激光照射第二楔形分束镜的入射方向与第二楔形分束镜底部平面法向的夹角为(0°，10°]。
进一步的优选方案，所述一种大动态范围激光线性衰减方法，其特征在于：通过调节两个楔形分束镜之间的相对位置能够调节激光反射次数，实现衰减量调整。
进一步的优选方案，所述一种大动态范围激光线性衰减方法，其特征在于：激光每经过一次反射衰减至少90％。
一种大动态范围激光线性衰减器，其特征在于：包括第一楔形分束镜、第二楔形分束镜、第三楔形分束镜和平移台；
第一楔形分束镜与第二楔形分束镜平行放置，使两个楔形分束镜的底部平面相互平行；第三楔形分束镜处于第二楔形分束镜的一端，衰减后的激光从第三楔形分束镜反射出去；第三楔形分束镜和第二楔形分束镜安装在平移台上，平移台的移动方向垂直于第二楔形分束镜底部平面的法向。
进一步的优选方案，所述一种大动态范围激光线性衰减方法，其特征在于：从第三楔形分束镜出射的激光方向平行于平移台的移动方向。
有益效果
本发明通过改变两个楔形分束镜的相对位置，改变激光的衰减倍数。激光不通过其他介质只在楔形分束镜表面反射，即可对光束进行衰减。主要有两种优点：1、在对大功率激光衰减时，不会对衰减器造成损伤。2、控制反射面加工精度，就可以很方便得控制衰减对光束形状的影响。
附图说明
图1大动态范围激光线性衰减方法示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本发明：
如图1所示，本实施例中的大动态范围激光线性衰减器包括第一楔形分束镜1、第二楔形分束镜2、第三楔形分束镜3、平移台。
第一楔形分束镜与第二楔形分束镜平行放置，使两个楔形分束镜的底部平面相互平行，间距10mm；第三楔形分束镜处于第二楔形分束镜的一端，衰减后的激光从第三楔形分束镜反射出去；第三楔形分束镜和第二楔形分束镜安装在平移台上，平移台的移动方向垂直于第一楔形分束镜底部平面的法向，且第三楔形分束镜出射的激光方向平行于平移台的移动方向。移动平移台调第一整楔形分束镜1、第二楔形分束镜2的相对位置就可以改变激光的衰减倍数。
需要衰减的激光照射第二楔形分束镜2的底部平面，反射光在第二楔形分束镜2与第一楔形分束镜1之间经过多次反射后，经由第三楔形分束镜3反射出去；其中需要衰减的激光照射第二楔形分束镜2的入射方向与第二楔形分束镜2底部平面法向的夹角为5°。
本发明利用光束在两个楔形分束镜之间的多次反射实现光功率衰减。该方法具有衰减后的光束质量的变化小，衰减倍数可调，衰减倍数大等优点。

Claims (6)

1.一种大动态范围激光线性衰减方法，其特征在于：将两个楔形分束镜平行放置，使两个楔形分束镜的底部平面相互平行；需要衰减的激光照射第二楔形分束镜的底部平面，反射光在第二楔形分束镜与第一楔形分束镜之间经过多次反射后，经由第三楔形分束镜反射出去。
2.根据权利要求1所述一种大动态范围激光线性衰减方法，其特征在于：需要衰减的激光照射第二楔形分束镜的入射方向与第二楔形分束镜底部平面法向的夹角为(0°，10°]。
3.根据权利要求1所述一种大动态范围激光线性衰减方法，其特征在于：通过调节两个楔形分束镜之间的相对位置能够调节激光反射次数，实现衰减量调整。
4.根据权利要求1所述一种大动态范围激光线性衰减方法，其特征在于：激光每经过一次反射衰减至少90％。
5.一种大动态范围激光线性衰减器，其特征在于：包括第一楔形分束镜、第二楔形分束镜、第三楔形分束镜和平移台；
第一楔形分束镜与第二楔形分束镜平行放置，使两个楔形分束镜的底部平面相互平行；第三楔形分束镜处于第二楔形分束镜的一端，衰减后的激光从第三楔形分束镜反射出去；第三楔形分束镜和第二楔形分束镜安装在平移台上，平移台的移动方向垂直于第二楔形分束镜底部平面的法向。
6.根据权利要求1所述一种大动态范围激光线性衰减方法，其特征在于：从第三楔形分束镜出射的激光方向平行于平移台的移动方向。
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