[发明专利]具有频率转换的射束调制器以及所属方法和激光加工机

说明书

在一种用于对激光射束(2)进行功率调制的射束调制器(1)的情况下，所述射束调制器具有布置在入射的所述激光射束(2)的射束路径中的可操控的偏转装置(3)，所述偏转装置具有两个操控状态，其中，入射的所述激光射束(2)不同程度(α₁，α₂)地偏转，根据本发明设置，在不同程度偏转的两个激光射束(4a，4b)的射束路径中布置有至少一个非线性晶体(5)，所述非线性晶体对所述不同程度偏转的两个激光射束中的一个以较高的效率进行频率转换，对另一个以较低的效率进行频率转换，并且在以较高的效率进行频率转换的以及以较低效率进行频率转换的所述激光射束(6a，6b)的射束路径中布置有分离器(7)，所述分离器使所述激光射束(6a，6b)的经频率转换的部分以及未经频率转换的部分在空间上彼此分离，其中，空间上分离的两个激光射束(9a，9b，9c)中的一个形成功率调制的输出激光射束。

技术领域

本发明涉及一种用于对激光射束进行功率调制的射束调制器、一种所属的激光加工机以及一种用于对激光射束进行功率调制的方法，该射束调制器具有布置在入射的激光射束的射束路径中的、可操控的偏转装置，该偏转装置具有两个操控状态，其中，入射的激光射束不同程度地偏转。换句话说，偏转装置具有第一操控状态和第二操控状态，在该第一操控状态中，入射的激光射束以第一角度偏转，在该第二操控状态中，入射的激光射束以不同的第二角度偏转。

背景技术

在激光器、尤其脉冲激光器的情况下，对于许多应用来说，需要对激光射束的输出功率进行高度动态的调制。这种功率调制可以借助快速偏转单元来实现，该快速偏转单元例如可以由声光调制器(AOM)或电光探测器形成。然而，为了可以将未经调制的和经调制的激光射束彼此分离，需要大的偏转角或大的结构空间，这显著限制射束调制器的设计。

发明内容

因此，本发明基于以下任务：以下进一步研究开始提及的类型的射束调制器，使得可以使用具有较小的偏转角的偏转装置。

根据本发明，通过以下方式来解决该任务：在不同程度偏转的两个激光射束的射束路径中布置有至少一个非线性晶体，所述非线性晶体对不同程度偏转的两个激光射束中的一个以较高的效率进行频率转换并且对另一激光射束以较低的效率进行频率转换，并且在以较高的效率进行频率转换的激光射束的射束路径中以及以较低的效率进行频率转换的激光射束的射束路径中布置有分离器，该分离器在空间上分离激光射束的经频率转换的部分以及未经频率转换的部分，其中，空间上分离的两个激光射束中的一个形成功率调制的输出激光射束。

在电操控的偏转装置的情况下，例如可以通过以下方式实现偏转装置的两个操控状态：

-施加以及不施加电操控信号；

-施加具有不同功率的操控信号；

-施加具有不同幅度的操控信号；

-施加具有不同频率的操控信号；

-施加具有不同功率和不同频率的操控信号。

根据本发明，与后面的频率转换相结合，可以放弃大的偏转角。不同程度偏转的两个激光射束中的一个的偏转角仅必须足够大，以便离开非线性晶体的对于频率转换所需的角度接受范围(Winkelakzeptanzbereich)，并且因此不被频率转换或以显著降低地效率被频率转换。理想地，使偏转角以及影响晶体的角度接受范围的晶体长度如此彼此匹配，使得在两个偏转状态中的一个中发生最大频率转换并且在另一个中发生最小频率转换或不发生频率转换。

然后，借助分离器来实现经调制的与未经调制的辐射的分离或经频率转换的与未经频率转换的辐射的分离。本发明可以实现高效的功率调制以及由于小的偏转角而可以实现较低的结构空间。适合频率转换的材料例如是铌酸锂、磷酸二氢钾、β-硼酸钡或三硼酸锂。

优选地，不同程度偏转的两个激光射束分别照射到至少一个非线性晶体上，使得在两个操控状态中，总是相同的激光功率照射到非线性晶体上，因此，该非线性晶体在两个操控状态中都受到尽可能相同的加热。