衍射激光采樣器-高功率激光系統(tǒng)過(guò)程控制的重要組成部分

時(shí)間：2022-10-18作者：深圳維爾克斯光電有限公司瀏覽：194

激光焊接和其他類(lèi)型的材料加工正在*擴(kuò)展應(yīng)用，利用不斷增長(zhǎng)的高功率激光器行業(yè)。與激光束整形一起，可以?xún)?yōu)化工藝，以獲得較大的產(chǎn)量和工藝質(zhì)量。然而，高質(zhì)量的高功率激光加工需要持續(xù)的控制和計(jì)量來(lái)確保工藝穩(wěn)定性，在現(xiàn)代焊接頭中，光學(xué)和計(jì)量系統(tǒng)的成本可能是激光成本的一半！用于監(jiān)測(cè)激光束特性的功率計(jì)和光束輪廓儀相機(jī)的LDT通常**該過(guò)程中使用的功率水平，需要某種衰減方法。對(duì)于這種高功率激光監(jiān)測(cè)和反饋的應(yīng)用，衍射激光采樣器是一種非常合適的解決方案。




一、什么是衍射激光采樣器？

衍射激光采樣器是用于監(jiān)視大功率激光器的衍射光學(xué)元件（DOE）。當(dāng)輸入激光束以零級(jí)通過(guò)光束采樣器時(shí)，會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)低能量的高階側(cè)光束，分別為-1級(jí)和+1級(jí)。然后可以將這些較高階的光束引導(dǎo)到探測(cè)器上，以監(jiān)視激光束的輪廓和功率水平。HOLO/OR衍射光束采樣器可與硒化鋅（ZnSe）基板一起使用，可與CO2激光器一起使用。

衍射激光采樣器通常用于采樣激光的一小部分能量，例如0.5%，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光束的功率水平和光束能量分布、光束質(zhì)量，從而保證激光加工的穩(wěn)定性。衍射激光采樣器又可稱(chēng)為激光采樣器，激光取樣器，激光采樣DOE，采樣器，Beam Sampler。

衍射激光采樣器還具有背反射級(jí)次，通常是采樣級(jí)次的1%，即采樣輸入光束的0.001%，即使對(duì)于高功率激光束，也可以通過(guò)光束輪廓儀進(jìn)行光束形狀監(jiān)測(cè)。

由于衍射激光采樣器是具有高損傷閾值的熔融石英鏡片，因此它們通常用于監(jiān)測(cè)高功率激光器，其中需要將透射光束的光損耗和波前失真保持在較低限度。




二、為什么以及在哪里需要衍射激光采樣器？

對(duì)于焊接中使用的千瓦激光器，通常很難同時(shí)對(duì)主光束功率進(jìn)行采樣并獲得光束輪廓，因?yàn)榕c高功率功率計(jì)相比，相機(jī)通常具有較高的靈敏度（和較低的損傷閾值）。這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)使用單個(gè)衍射采樣器來(lái)解決。衍射激光采樣器是一種衍射光學(xué)元件（DOE），設(shè)計(jì)用于分割與主光束相同的子光束，具有預(yù)先確定的小功率部分，例如0.2%。主光束功率可以使用功率計(jì)直接從采樣正向級(jí)次進(jìn)行采樣，而反射采樣級(jí)次（與正向級(jí)次相比，反射采樣級(jí)次的能量衰減了約100倍）可以與用于監(jiān)控光束輪廓的相機(jī)，這樣可以實(shí)時(shí)控制功率穩(wěn)定性和光束分布。

三、衍射激光采樣器與其他方法相比的優(yōu)勢(shì)。

衍射激光采樣器與現(xiàn)有的功率和光束分布監(jiān)測(cè)方法相比具有許多優(yōu)點(diǎn)。使用一些常規(guī)方法，激光束僅在特定時(shí)間測(cè)量，而其他方法則光束從光軸偏轉(zhuǎn)90度，并且某些方法依賴(lài)于激光束的偏振。以下是衍射激光采樣器主要優(yōu)點(diǎn)的簡(jiǎn)短列表：

-衍射激光采樣器可用于寬波長(zhǎng)范圍的高功率激光器。

熔融石英基板適用于0.193nm-3um，ZnSe適用于中紅外Co2激光器，高LDT適用于高功率激光器。

-衍射激光采樣器是單片式解決方案，它們不需要模塊或大型設(shè)備，并且對(duì)準(zhǔn)或定心不敏感。

-衍射激光采樣器不會(huì)傾斜用于該過(guò)程的主激光束;它們使其完全不受干擾，并且不會(huì)增加波前像差。

-衍射激光采樣器對(duì)激光束的偏振不敏感，也不會(huì)改變激光束的偏振。

-衍射激光采樣器可以使用大孔徑光學(xué)元件制成，以用于大輸入激光束。

**低背反射采樣率低至輸入光束的0.001%，*額外的濾波器和衰減器即可使用。



三、衍射激光采樣器有什么用途？

衍射激光采樣器用于需要實(shí)時(shí)測(cè)量功率和光束特性的高功率激光系統(tǒng)。




四、衍射激光采樣器如何工作？

衍射激光采樣器是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的衍射光柵，可產(chǎn)生與主光束相同的較小光束，其功率僅為其一小部分。該光束可與功率計(jì)一起使用，以保持激光穩(wěn)定性。激光束采樣器還可以創(chuàng)建具有較小能量分?jǐn)?shù)的背反射光束，可與光束輪廓儀，光譜儀，相機(jī)等一起使用。




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