[实用新型]一种用于材料双面同步辐照的激光均束装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种对激光光束进行均束并分束的装置，属于激光光电子及其应用领域。

背景技术

在激光烧结陶瓷实验中，希望材料整体能够得到均匀辐照，从而消除辐照温度场不均匀或者有温度梯度的现象，达到抑制裂纹的效果。目前的激光均束方法只考虑辐照材料单面温度场(辐照面)的均匀化，如专利ZL200520127504.6(附图6)提出的“一种用于获得大面积均匀方形光斑的激光均束装置”，是由两块相互垂直的带式积分镜组成，均束效果较好，但此装置只能用于单面辐照，往往因为材料上下表面温度梯度的存在而导致裂纹的产生，严重影响辐照烧结效果，而且由于凹面积分镜的加工难度大，其实际均束效果较理想效果差。

实用新型内容

本实用新型提供了一种简单的均束分束装置，使得在激光辐照陶瓷改性实验中，样品6可以双面同步辐照，可以有效改善温度场，抑制裂纹。

本实用新型的解决方案是：设计一种双面同步辐照的激光均束装置，该装置包括：聚光透镜1、匀光装置2、分束装置3、聚光装置4、双向光束调整装置5，其特征在于：聚光透镜1将激光束汇聚到匀光装置2，匀光装置2将激光均束后投射到分束装置3，分束装置3将均束后的激光分成两束后投射到聚光装置4，聚光装置4将两束激光分别汇聚到两点，双向光束调整装置5将两点处的激光转变成同轴反向、且相汇的两束激光。

其中的匀光装置为横截面为正方形的光波导管。

其中的分束装置3为由两块平面反射镜组成的夹角可调的楔形反射镜。

其中的聚光装置4为凹面反射镜。

其中的双向光束调整装置5为两块分别放置在两条汇聚光路中的角度可调的平面反射镜。

本实用新型的有益效果是：采用上述方案后，可对原始激光光束进行均束，不受原始激光光斑模式的影响；并且分为两束光，在激光辐照陶瓷改性实验中的样品6的两个面可以同时受到激光的照射，避免了因为材料上下表面温度梯度的存在而导致裂纹的产生。

附图说明

图1：本实用新型结构示意图；

图2：光波导管形状示意图；

图3：光波导管均束的原理图；

图4：楔形反射镜的侧视图；

图5：楔形反射镜的主视图；

图6：引用专利所述装置的结构示意图。

图中，1、聚光透镜，2、匀光装置(光波导管)，3、分束装置(楔形反射镜)，4、聚光装置(凹面反射镜)，5、双向光束调整装置，6、样品，7、平面镜，8、方框，9、螺丝。

具体实施方式

本实施例中选择大功率CO₂激光束为对象。匀光装置2采用光波导管，如附图2所示，光波导管为横截面为正方形的中空的方管结构，由对CO₂激光具有高反射率的板材构成，如黄铜。附图3中，激光束经聚光透镜1汇聚后入射到光波导管中，经多次反射后射出，光线的反向延长线构成了在聚光透镜1的焦平面上的多个虚像，虚像越多，均束效果越好。由光波导管内出射的光可以看做是由同一个平面(图3中的x1y1平面)的多个像(图3中为S0，S1，S2)发出的光，经聚光装置4(凹面反射镜)汇聚后成像在像面x2y2上，在像面后的一段距离，即图中的xy平面，是由多个像点发散的光的重叠区域，在这个区域内，可以看做光强是分布均匀的。

本实施例中的分束装置3为一个楔形反射镜，它是由两块带有夹角的两个平面镜7组成。平面镜7放置在一个方框8中(如图4和图5所示)，方框8的背板上设置有螺丝9，通过旋转螺丝9可以调节两个平面镜7的夹角。由光波导管出射的光，入射到楔形反射镜上，反射光将向两个不同的方向继续前进。

本实施例中的聚光装置4为凹面反射镜(如图1和图3所示)，根据实际情况，凹面反射镜可以采用一个，也可以采用两个，当分束后的激光的分开角度不大时用一个凹面反射镜，当分开角度较大时需用两个凹面反射镜将两束激光汇聚到两处。

本实施例中的双向光束调整装置5为两块平面反射镜，两块平面反射镜分别放置在凹面反射镜后的两条汇聚光路中，调整平面反射镜的角度使两束激光可以相汇、且同轴反向。两束光同轴反向照射到样品6两个表面，使样品6两面同时均匀辐照。

实际应用中，保证聚光透镜1和光波导管同轴，激光经透镜聚焦后入射到光波导管内。出射光由楔形反射镜反射后入射到凹面镜再次反射成像，后面由两块平面镜7调整光线方向，使两束光反向同轴，使光线同时垂直照射到陶瓷片的两个表面，并且陶瓷片的位置使得两束光光程相等。