[实用新型]腔外径向偏振激光转换光学系统及转换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种腔外激光转换光学系统，特别是涉及一种腔外径向偏振机关转换光学系统及转换器。

背景技术

激光切割技术是将能量聚焦到微小的空间，焦点处达到很高的能量密度，这时激光输出的热量远大于被材料反射、传导的部分，材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。工业生产中，激光切割是应用最广泛的一种激光加工方法。激光切割可以加工各种金属、非金属、复合材料、硬质材料等。激光切割质量的评价主要有：切割面粗糙度、切缝宽度、切口锥度三个参量。

由于径向偏振激光束的偏振方向有着完美的轴对称几何结构，因此径向偏振光使得激光切割的缝隙不会随切割轨迹的变化而变化，相比线偏振光切割的效果，径向偏振光聚焦之后能够有效地改善和提高工件激光切缝的质量。将在整个外光路传导过程中的激光束对其偏振状态进行处理，转化成径向偏振激光光束，对于改善和提高工件激光切缝质量有着非常重要的意义。对于现有的激光器进行腔内改造设计产生径向偏振光是一项复杂的技术工程，对于工程技术人员来说，现有的在腔内产生径向偏振光的结构复杂，并且价格昂贵，不利于径向偏振光的推广应用。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种结构简单、成本较低的腔外径向偏振激光转换光学系统。

一种腔外径向偏振激光转换光学系统，用于将激光转换为径向偏振光，包括：

双折射晶体，可设于所述激光的一侧，所述双折射晶体使所述激光分解为第一P偏振光及S偏振光；

半波片，设于所述双折射晶体的出光口的一侧，且所述半波片设于所述S偏振光的传播方向上，所述半波片的主截面与所述Ｓ偏振光的振动面之间的夹角为45度，所述半波片使所述S偏振光变为第二P偏振光；

合束整形模块，设于所述半波片远离所述双折射晶体的一侧，所述第一P偏振光及所述第二P偏振光从所述合束整形模块的一侧射入，所述合束整形模块使所述第一P偏振光及所述第二P偏振光整形成一束P偏振光束；及

布鲁斯特双轴锥体，设于所述合束整形模块远离所述半波片的一侧，所述布鲁斯特双轴锥体包括两个圆锥，两个所述圆锥的底面相对，所述P偏振光束以布鲁斯特角入射到所述圆锥的一个锥面上，经所述布鲁斯特双轴锥体，从另一个所述圆锥的锥面上透射出，形成径向偏振光束；

其中，所述双折射晶体、所述合束整形模块及所述布鲁斯特双轴锥体的光轴位于同一直线上。

在其中一个实施例中，还包括扩束模块，所述扩束模块位于所述合束整形模块与所述布鲁斯特双轴锥体之间，所述扩束模块设于所述合束整形模块远离所述半波片的一侧，所述P偏振光束从所述扩束模块的一侧射入，所述扩束模块对所述P偏振光束扩束，所述被扩束的P偏振光束以布鲁斯特角入射到所述圆锥的一个锥面上，经所述布鲁斯特双轴锥体，形成径向偏振光束，所述扩束模块与所述双折射晶体、所述合束整形模块及所述布鲁斯特双轴锥体的光轴位于同一直线上。

在其中一个实施例中，所述合束整形模块包括平凸透镜及平凹透镜，所述平凸透镜的焦点与所述平凹透镜的焦点重合，且所述平凸透镜与平凹透镜重合的焦点位于所述平凸透镜及所述平凹透镜之间。

在其中一个实施例中，所述平凸透镜的焦距为100mm，厚度为3mm，所述平凹透镜的焦距为20mm，厚度为3mm，所述平凸透镜与所述平凹透镜之间的距离为117mm。

在其中一个实施例中，所述扩束模块包括凹透镜及凸透镜，所述凹透镜的焦点与所述凸透镜的焦点重合，且所述凸透镜与凹透镜重合的焦点位于所述凹透镜远离所述凸透镜的一侧。

在其中一个实施例中，所述凹透镜的焦距为20mm，厚度为3mm，所述凸透镜的焦距为100mm，厚度为3mm，所述凹透镜与所述凸透镜的距离为77mm。

在其中一个实施例中，所述布鲁斯特双轴锥体的两个锥体之间设有柱体，所述柱体的底面及顶面为分别为两个所述锥体的底面。

在其中一个实施例中，所述布鲁斯特双轴锥体的材料为熔融石英。

在其中一个实施例中，所述布鲁斯特双轴锥体的锥面上设有高透膜层。

还提供一种腔外径向偏振激光转换器。

一种腔外径向偏振激光转换器，包括：

上述腔外径向偏振激光转换光学系统；