專利名稱：一種用于材料雙面同步輻照的激光均束裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種對(duì)激光光束進(jìn)行均束并分束的裝置，屬于激光光電 子及其應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在激光燒結(jié)陶瓷實(shí)驗(yàn)中，希望材料整體能夠得到均勻輻照，從而消除輻 照溫度場(chǎng)不均勻或者有溫度梯度的現(xiàn)象，達(dá)到抑制裂紋的效果。目前的激光
均束方法只考慮輻照材料單面溫度場(chǎng)(輻照面)的均勻化，如專利ZL 200520127504.6 (附圖6)提出的"一種用于獲得大面積均勻方形光斑的激光 均束裝置"，是由兩塊相互垂直的帶式積分鏡組成，均束效果較好，但此裝置 只能用于單面輻照，往往因?yàn)椴牧仙舷卤砻鏈囟忍荻鹊拇嬖诙鴮?dǎo)致裂紋的產(chǎn) 生，嚴(yán)重影響輻照燒結(jié)效果，而且由于凹面積分鏡的加工難度大，其實(shí)際均 束效果較理想效果差。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提供了一種簡單的均束分束裝置，使得在激光輻照陶瓷改性 實(shí)驗(yàn)中，樣品6可以雙面同步輻照，可以有效改善溫度場(chǎng)，抑制裂紋。
本實(shí)用新型的解決方案是設(shè)計(jì)一種雙面同步輻照的激光均束裝置，該 裝置包括聚光透鏡1、勻光裝置2、分束裝置3、聚光裝置4、雙向光束調(diào) 整裝置5，其特征在于聚光透鏡1將激光束匯聚到勻光裝置2，勻光裝置2 將激光均束后投射到分束裝置3，分束裝置3將均束后的激光分成兩束后投射 到聚光裝置4，聚光裝置4將兩束激光分別匯聚到兩點(diǎn)，雙向光束調(diào)整裝置5 將兩點(diǎn)處的激光轉(zhuǎn)變成同軸反向、且相匯的兩束激光。
其中的勻光裝置為橫截面為正方形的光波導(dǎo)管。
其中的分束裝置3為由兩塊平面反射鏡組成的夾角可調(diào)的楔形反射鏡。
其中的聚光裝置4為凹面反射鏡。
其中的雙向光束調(diào)整裝置5為兩塊分別放置在兩條匯聚光路中的角度可 調(diào)的平面反射鏡。本實(shí)用新型的有益效果是采用上述方案后，可對(duì)原始激光光束進(jìn)行均 束，不受原始激光光斑模式的影響；并且分為兩束光，在激光輻照陶瓷改性 實(shí)驗(yàn)中的樣品6的兩個(gè)面可以同時(shí)受到激光的照射，避免了因?yàn)椴牧仙舷卤?面溫度梯度的存在而導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。
圖l:本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖2:光波導(dǎo)管形狀示意圖3:光波導(dǎo)管均束的原理圖4:楔形反射鏡的側(cè)視圖5:楔形反射鏡的主視圖6:引用專利所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1、聚光透鏡，2、勻光裝置(光波導(dǎo)管)，3、分束裝置(楔形反 射鏡)，4、聚光裝置(凹面反射鏡)，5、雙向光束調(diào)整裝置，6、樣品，7、 平面鏡，8、方框，9、螺絲。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例中選擇大功率C02激光束為對(duì)象。勻光裝置2采用光波導(dǎo)管，如 附圖2所示，光波導(dǎo)管為橫截面為正方形的中空的方管結(jié)構(gòu)，由對(duì)C02激光具 有高反射率的板材構(gòu)成，如黃銅。附圖3中，激光束經(jīng)聚光透鏡1匯聚后入 射到光波導(dǎo)管中，經(jīng)多次反射后射出，光線的反向延長線構(gòu)成了在聚光透鏡l 的焦平面上的多個(gè)虛像，虛像越多，均束效果越好。由光波導(dǎo)管內(nèi)出射的光 可以看做是由同一個(gè)平面(圖3中的xlyl平面)的多個(gè)像(圖3中為SO，Sl, S2) 發(fā)出的光，經(jīng)聚光裝置4 (凹面反射鏡)匯聚后成像在像面x2y2上，在像面 后的一段距離，即圖中的xy平面，是由多個(gè)像點(diǎn)發(fā)散的光的重疊區(qū)域，在這 個(gè)區(qū)域內(nèi)，可以看做光強(qiáng)是分布均勻的。
本實(shí)施例中的分束裝置3為一個(gè)楔形反射鏡，它是由兩塊帶有夾角的兩 個(gè)平面鏡7組成。平面鏡7放置在一個(gè)方框8中(如圖4和圖5所示)，方框 8的背板上設(shè)置有螺絲9，通過旋轉(zhuǎn)螺絲9可以調(diào)節(jié)兩個(gè)平面鏡7的夾角。由光波導(dǎo)管出射的光，入射到楔形反射鏡上，反射光將向兩個(gè)不同的方向繼續(xù) 刖進(jìn)。
本實(shí)施例中的聚光裝置4為凹面反射鏡(如圖1和圖3所示)，根據(jù)實(shí)際 情況，凹面反射鏡可以采用一個(gè)，也可以采用兩個(gè)，當(dāng)分束后的激光的分開 角度不大時(shí)用一個(gè)凹面反射鏡，當(dāng)分開角度較大時(shí)需用兩個(gè)凹面反射鏡將兩 束激光匯聚到兩處。
本實(shí)施例中的雙向光束調(diào)整裝置5為兩塊平面反射鏡，兩塊平面反射鏡 分別放置在凹面反射鏡后的兩條匯聚光路中，調(diào)整平面反射鏡的角度使兩束 激光可以相匯、且同軸反向。兩束光同軸反向照射到樣品6兩個(gè)表面，使樣 品6兩面同時(shí)均勻輻照。
實(shí)際應(yīng)用中，保證聚光透鏡1和光波導(dǎo)管同軸，激光經(jīng)透鏡聚焦后入射 到光波導(dǎo)管內(nèi)。出射光由楔形反射鏡反射后入射到凹面鏡再次反射成像，后 面由兩塊平面鏡7調(diào)整光線方向，使兩束光反向同軸，使光線同時(shí)垂直照射 到陶瓷片的兩個(gè)表面，并且陶瓷片的位置使得兩束光光程相等。
本實(shí)用新型的有益效果是可將大功率原始激光光束進(jìn)行均束，并且分為 兩束光，對(duì)樣品6的兩個(gè)表面同時(shí)輻照，不受原始激光光斑模式的影響。相 對(duì)于原有的技術(shù)來說，均束方法簡單，制造工藝成熟，應(yīng)用較廣泛，而且彌 補(bǔ)了原有技術(shù)不能雙面同時(shí)輻照的缺陷。
經(jīng)使用表明，本實(shí)用新型達(dá)到預(yù)期目的，滿足使用效果。
權(quán)利要求1. 一種用于材料雙面同步輻照的激光均束裝置，包括聚光透鏡(1)、勻光裝置(2)、分束裝置(3)、聚光裝置(4)、雙向光束調(diào)整裝置(5)，其特征在于激光器發(fā)出的激光束通過聚光透鏡(1)匯聚到勻光裝置(2)，勻光裝置(2)將激光均束后投射到分束裝置(3)，分束裝置(3)將均束后的激光分成兩束后投射到聚光裝置(4)，聚光裝置(4)將兩束激光分別匯聚到兩點(diǎn)，在兩束匯聚的光路中分別各放置一塊可將兩點(diǎn)處的激光轉(zhuǎn)變成同軸反向、且相匯的兩束激光的反射鏡作為雙向光束調(diào)整裝置(5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于材料雙面同步輻照的激光均束裝置，其特征在于所述的勻光裝置(2)為橫截面為正方形的光波導(dǎo)管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于材料雙面同步輻照的激光均束裝置，其特征在于所述的分束裝置(3)為由兩塊平面反射鏡組成的夾角可調(diào)的楔形反射鏡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于材料雙面同步輻照的激光均束裝置，其 特征在于所述的聚光裝置(4)為凹面反射鏡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于材料雙面同步輻照的激光均束裝置，其特征在于所述的雙向光束調(diào)整裝置(5)為兩塊分別放置在兩條匯聚光路中的角度可調(diào)的平面反射鏡。
專利摘要一種用于材料雙面同步輻照的激光均束裝置屬于激光光電子應(yīng)用領(lǐng)域。它由聚光透鏡1，方形光波導(dǎo)管2，楔形反射鏡3，球面反射鏡4，平面反射鏡5組成。原始激光束通過聚光透鏡1匯聚后經(jīng)光波導(dǎo)管勻束，被楔形反射鏡(由兩塊帶有夾角的平面鏡7組成)分割并反射后分別由球面反射鏡匯聚，最后由兩塊平面反射鏡使光線方向改變，使兩束光同軸反向輻照到樣品6的兩個(gè)表面，達(dá)到兩面同步輻照。相對(duì)于原有的技術(shù)來說，均束方法簡單，制造工藝成熟，應(yīng)用較廣泛，而且彌補(bǔ)了原有技術(shù)不能雙面同時(shí)輻照的缺陷。
文檔編號(hào)G02B27/09GK201226051SQ200820108200
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者季凌飛, 智 李, 蔣毅堅(jiān) 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)