[发明专利]一种激光输出能量调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体地说，本发明涉及一种激光输出能量调整方法。

背景技术

激光系统一般需要对激光输出能量进行调整，这样使用者可以根据实际需求改变能量输出的大小。图1示出了现有技术中一种典型的激光输出能量调整方案。该方案是在激光器箱体1的输出口处放置一个可旋转的二分之一波片2(如图1所示，图中3代表激光器的其它光学部件)，通过步进电机控制二分之一波片2的旋转，从而对激光输出能量进行调整。

然而，利用上述激光输出能量调整方案的输出能量大小的准确性不高。一方面，由于步进电机的运转精度不足，步进电机来、回移动相同的步数，二分之一波片旋转的角度却不能严格地一致。另一方面，按照马吕定律，二分之一波片中能量与波片光轴角度不是线性变化，其能量与波片光轴角度的变化关系如图2所示，关系式为I＝I₀COS²θ，其中I代表系统最后输出能量，I₀代表二分之一波片前激光器的输出能量，θ代表二分之一波片光轴的变化角度。可以看出，能量与波片光轴角度的变化关系曲线中的每点的斜率是不一样的，且斜率的变化较大。而斜率表示的是变化率，斜率越大的时候能量变化得越剧烈。并且，制作二分之一波片时，制作材料不能做到绝对均匀，因此，单个二分之一波片的不同区域的折射率并不是完全一致的(即二分之一波片存在均匀性不足的问题)，这将导致理论运算和实际值出现偏差。例如：理论上二分之一波片转3°的效果，可能实际上需要转5°才能达到。因此，通过步进电机控制二分之一波片旋转时，难以根据步进电机的步进和步长准确地估计出所输出的激光输出能量的大小，往往需要反复调节。当激光器的重复频率较低时，例如20分钟输出一次能量，多次调节将导致激光输出能量的调整极为耗时，十分不便。

另外，在能量与波片光轴角度的变化关系曲线的斜率较大的位置，二分之一玻片不同区域的折射率的不一致性还会对输出能量的均匀性造成严重影响。

再者，由于步进电机体积较大，因此现有的激光输出能量调整方法所需占用的空间也较大。

综上所述，当前迫切需要一种能够准确快速地将激光输出能量调整至所需能量的激光输出能量调整方法，并且还需要提高激光输出能量调整后所输出激光的均匀性，以及减小激光输出能量调整所占用的空间。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能够准确快速地将激光输出能量调整至所需能量的激光输出能量调整方法。

本发明的目的之二是提高激光输出能量调整后所输出激光的均匀性。

本发明的目的之三是减小激光输出能量调整所占用的空间。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种激光输出能量调整方法，激光输出的目标能量值为B，所述能量调整方法包括下列步骤：

1)在设置在激光系统的光路中的液晶空间光调制器中写入原始图像，用能量计在激光系统的出口处测出所输出的激光的能量值A；

2)基于所述液晶空间光调制器的Gamma曲线，根据所述原始图像、出口处测出所输出的激光的能量值A、目标能量值B，计算出为得到目标能量值B所需输入液晶空间光调制器的调整图像的灰度值；

3)将调整图像写入到液晶空间光调制器中，得到调整后的激光输出能量。

其中，所述步骤1)中，入射所述液晶空间光调制器设置在光斑功率密度小于2.2MW/cm²。

其中，所述用于输出激光能量的激光系统中设置有激光放大器，所述步骤1)还包括：将所述液晶空间光调制器设置在激光放大器的光路中。

其中，所述激光放大器包括第一激光放大组件和第二激光放大组件，所述步骤1)还包括：将所述液晶空间光调制器设置在所述第一激光放大组件和所述第二激光放大组件之间。

其中，所述步骤2)中，根据像素间距和输入所述液晶空间光调制器的激光的光斑形状和尺寸，得出原始图像所对应的像素点阵列，在将原始图像写入时，只对所得出的像素点阵列中的像素点进行写入操作；所述步骤4)中，根据像素间距和输入所述液晶空间光调制器的激光的光斑形状和尺寸，得出调整图像所对应的像素点阵列，在将调整图像写入时，只对所得出的像素点阵列中的像素点进行写入操作。

其中，所述步骤2)之前还包括校正步骤：校正所述液晶空间光调制器的Gamma曲线形状以使其线性化；

所述步骤2)包括下列子步骤：

21)根据目标能量值B，计算K值，K＝B/A；

22)用K值分别乘以原始图像的每个像素点的灰度值，得到调整图像的灰度值。