一种圆偏振光学转换器制造技术

本实用新型专利技术涉及激光加工技术领域，公开了一种圆偏振光学转换器，用于将激光器发出的线偏振的入射光束转化为圆偏振激光束，该转换器包括90°相位延迟镜和第一零相移延迟反射镜，所述入射光束的偏振方向与90°相位延迟镜的入射面的夹角为45°，所述入射光束以45°入射角入射到90°相位延迟镜上，入射面为入射光束和90°相位延迟镜的反射光束所组成的平面，并且反射光束通过第一零相移延迟反射镜反射。本实用新型专利技术通过90°相位延迟镜将激光器发出的线偏振的入射光束进行相位延迟，使90°相位延迟镜的反射光束的相位延迟90°，形成圆偏振光束，再通过第一零相移延迟反射镜反射聚焦于工件上进行加工，极大的改善切缝的质量，提高激光加工的良品率。

【技术实现步骤摘要】
一种圆偏振光学转换器
本技术涉及激光加工
，更具体的说，特别涉及一种激光精密切割设 备外光路的不同轴或同轴的圆偏振光学转换器。
技术介绍
自上世纪60年代首次实现激光输出以来，由于激光具有高亮度、单色性、方向性、 相干性等优点，受到广泛关注，并在国防军事、工业生产、科学研究等各个方面广泛应用。在 工业生产方面，激光加工方式是利用激光束与物质相互作用特性对材料进行加工的一种方 式。与传统加工方法相比，由于激光加工具有无接触、无应力变形，热影响区域小，可加工 材料广泛，可灵活的实现各种复杂加工，效率高且质量稳定等优点，因此已经形成了激光切 害!]、激光焊接、激光打孔、激光器标记、激光表面处理、零件快速成型等多种应用工艺，并已 经广泛应用于汽车、电子、航空航天、冶金、机械制造等工业领域。对实现生产自动化、提高 产品质量和劳动生产率、减少材料消耗、降低环境污染等起到越来越重要的作用。 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。 随着技术进步及工业产品升级换代，对激光切割效果的要求也越来越高。例如，随 着电子行业及信息产业的发展，电子和信息设备产品越来越小型化，对激光切割的精度要 求越来越高。最为典型的需求就是对切缝宽度的要求，以满足零部件的不同部位以及不同 零部件的加工需求。 激光器输出的激光偏振模式通常是线偏振或随机线偏振模式，例如C02激光器 (如美国Coherent公司生产的C02激光器输出激光的偏振方向与激光器底座平行)，金属切 割和其他高精密或超高精密工件的激光加工对切缝宽度及横截面发生的任何变化都很敏 感。激光切割的质量取决于激光相对切割方向的偏振方向。 如图1所不，以C02激光器为例，C02激光器输出光束的偏振方向是线偏振，在整 个外光路传导过程中没有对偏振状态进行处理，以在工件上切割字符CT为例，当激光切 割轨迹方向与激光的偏振方向平行时，能够切割出最佳的切缝，即切口窄而平滑，与加工物 表面垂直度好，如图1中的A部分所示；当切割轨迹方向与激光的偏振方向垂直时，其切缝 较宽，平滑度仍较好，如图1中的B部分所示；而当切割轨迹方面与激光偏振方向有某个夹 角的时候，切缝宽度较大，切口歪斜，且不平滑，如图1中的C部分所示。 在C02激光精密切割设备中，C02激光器输出的是线性偏振激光束，由于使用线偏 振光切割工件时，沿着不同的切割轨迹，其切缝不同，当激光切割轨迹方向与激光的偏振方 向平行时，能够切割出最佳的切缝，即切口窄而平滑，与加工物表面垂直度好；当切割轨迹 方向与激光的偏振方向垂直时，其切缝较宽，平滑度仍较好；当切割轨迹方面与激光偏振方 向有某个夹角的时候，切缝宽度较大，切口歪斜，且不平滑。因此，在激光精密切割设备中， 为了提高激光切割质量，需要将工业激光输出光束的线偏振转换为圆偏振激光束，改善激 光切缝质量。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术中存在的技术问题，提供一种切割质量好的 圆偏振光学转换器。 为了解决以上提出的问题，本技术采用的技术方案为： 一种圆偏振光学转换器，用于将激光器发出的线偏振的入射光束转化为圆偏振激 光束，该转换器包括90°相位延迟镜和第一零相移延迟反射镜，所述入射光束的偏振方向 与90°相位延迟镜的入射面的夹角为45°，所述入射光束以45°入射角入射到90°相位 延迟镜上，入射面为入射光束和90°相位延迟镜的反射光束所组成的平面，并且反射光束 通过第一零相移延迟反射镜反射。 根据本技术的一优选实施例：所述激光器为C02激光器，该C02激光器输出的 激光的偏振方向与C02激光器的激光器底座平行。 根据本技术的一优选实施例：还包括用于安装90°相位延迟镜和第一零相 移延迟反射镜的第一安装座，该第一安装座包括上下依次设置的第一上镜片压盖、第一镜 片支座和第一下镜片压盖，所述90°相位延迟镜Ml安装于第一上镜片压盖和第一镜片支 座之间，所述第一零相移延迟反射镜M2安装于第一下镜片压盖和第一镜片支座之间。 根据本技术的一优选实施例：所述第一上镜片压盖和第一下镜片压盖内分别 设有第一水冷通道和第二水冷通道，并且第一上镜片压盖和第一下镜片压盖上还分别安装 有与第一水冷通道连通的第一水管接头，以及第二水冷通道连通的第二水管接头。 根据本技术的一优选实施例：还包括第二零相移延迟反射镜和第三零相移延 迟反射镜，所述第二零相移延迟反射镜设于第一零相移延迟反射镜的反射光束上，所述第 三零相移延迟反射镜设于第二零相移延迟反射镜的反射光束上，并且第三零相移延迟反射 镜的反射光束与90°相位延迟镜的入射光束位于同一光轴上。 根据本技术的一优选实施例：还包括用于安装第二零相移延迟反射镜和第三 零相移延迟反射镜的第二安装座，该第二安装座包括上下依次设置的第二上镜片压盖、第 二镜片支座和第二下镜片压盖，所述第二零相移延迟反射镜安装于第二镜片支座和第二下 镜片压盖之间，所述第三零相移延迟反射镜安装于第二上镜片压盖和第二镜片支座之间。 根据本技术的一优选实施例：所述第二上镜片压盖和第二下镜片压盖内分别 设有第三水冷通道和第四水冷通道，并且第二上镜片压盖和第二下镜片压盖上还分别安装 有与第三水冷通道连通的第三水管接头，以及第四水冷通道连通的第四水管接头。 根据本技术的一优选实施例：所述第一安装座和第二安装座之间还设有中间 隔板，并且该中间隔板上还设有与第一零相移延迟反射镜的反射光束相对应的光束孔。 与现有技术相比，本技术的有益效果在于：本技术通过90°相位延迟镜 将激光器发出的线偏振的入射光束进行相位延迟，使90°相位延迟镜的反射光束的相位延 迟90°，形成圆偏振光束，再通过第一零相移延迟反射镜反射聚焦于工件上进行加工，极大 的改善了切缝的质量，提高激光加工的良品率。 【附图说明】 图1为现有技术中线偏振激光切缝效果示意图。 图2为本技术中线偏振转换为圆偏振的光学原理图。 图3中3a为相位差为0°的偏振状态图，3b为相位差为90°的偏振状态图，3c为 相位差为180°的偏振状态图。 图4为实施例一的不同轴圆偏振光学转换器的内部光路原理图。 图5为实施例一的不同轴圆偏振光学转换器的结构图。 图6为实施例一的不同轴圆偏振光学转换器的立体图。 图7为实施例一的不同轴圆偏振光学转换器的爆炸图。 图8为实施例一的不同轴圆偏振光学转换器的圆偏振的激光切缝效果。 图9为实施例二的同轴圆偏振光学转换器的内部光路原理图。 图10为实施例二的不同轴圆偏振光学转换器的结构图。 图11为实施例二的不同轴圆偏振光学转换器的立体图。 图12为实施例二的不同轴圆偏振光学转换器的爆炸图。 图13为实施例二的不同轴圆偏振光学转换器的圆偏振的激光切缝效果。 附图标记说明：1、激光器，2、激光器底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆偏振光学转换器，用于将激光器（1）发出的线偏振的入射光束（b1）转化为圆偏振激光束，其特征在于：该转换器包括90°相位延迟镜（M1）和第一零相移延迟反射镜（M2），所述入射光束（b1）的偏振方向（3）与90°相位延迟镜（M1）的入射面（4）的夹角为45°，所述入射光束（b1）以45°入射角入射到90°相位延迟镜（M1）上，入射面（4）为入射光束（b1）和90°相位延迟镜（M1）的反射光束（b2）所组成的平面，并且反射光束（b2）通过第一零相移延迟反射镜（M2）反射。

【技术特征摘要】
1. 一种圆偏振光学转换器，用于将激光器（1)发出的线偏振的入射光束（bl)转化为 圆偏振激光束，其特征在于：该转换器包括90°相位延迟镜（Ml)和第一零相移延迟反射镜 (M2)，所述入射光束（bl)的偏振方向（3)与90°相位延迟镜（Ml)的入射面（4)的夹角为 45°，所述入射光束（bl)以45°入射角入射到90°相位延迟镜（Ml)上，入射面（4)为入射 光束（bl)和90°相位延迟镜（Ml)的反射光束（b2)所组成的平面，并且反射光束（b2)通过 第一零相移延迟反射镜（M2)反射。2. 根据权利要求1所述的圆偏振光学转换器，其特征在于：所述激光器（1)为C02激光 器，该C02激光器输出的激光的偏振方向与C02激光器的激光器底座（2)平行。3.根据权利要求2所述的圆偏振光学转换器，其特征在于：还包括用于安装90°相 位延迟镜（Ml)和第一零相移延迟反射镜（M2)的第一安装座，该第一安装座包括上下依次 设置的第一上镜片压盖（7)、第一镜片支座（9)和第一下镜片压盖（8)，所述90°相位延迟 镜（Ml)安装于第一上镜片压盖（7)和第一镜片支座（9)之间，所述第一零相移延迟反射镜 (M2)安装于第一下镜片压盖（8)和第一镜片支座（9)之间。4.根据权利要求3所述的圆偏振光学转换器，其特征在于：所述第一上镜片压盖（7)和 第一下镜片压盖（8)内分别设有第一水冷通道和第二水冷通道,并且第一上镜片压盖（7) 和第一下镜片压盖（8)上还分别安装有与第一水冷通道连通的第一水管接头（10)，以及第 二水冷通道连通的第二水管接头（11)。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：肖磊，龚成万，赵建涛，杨锦彬，宁艳华，高云峰，
申请(专利权)人：深圳市大族激光科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44