[发明专利]射频板条CO2激光器条形光束柱面镜整形的自适应系统

说明书

本发明公开了射频板条CO₂激光器条形光束柱面镜整形的自适应系统，包括：反馈模块、输出镜、输出窗口镜、转折镜、第一球面镜、空间滤波器、柱面镜和第二球面镜，激光光束从射频板条CO₂激光器的平行电极中射出，依次经过输出镜、输出窗口镜、转折镜、第一球面镜、空间滤波器和柱面镜，所述柱面镜将激光光束反射至第二球面镜，第二球面镜将激光光束射出，其中，所述柱面镜设置有带动柱面镜的反射面运动的调节整形系统，所述调节整形系统包括：X轴连杆、Y轴连杆、Z轴连杆和夹具。本系统通过柱面镜适应调节，确保输出光束指向性和光斑形状。对射频板条CO₂激光器光路热畸变导致的整形系统光路偏移和失调进行补偿。主要用于激光技术领域。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及射频板条CO₂激光器条形光束柱面镜整形的自适应系统。

背景技术

针对高功率射频板条CO₂激光器的外光束整形系统光学元件在加工，装配和实际工作过程中失调导致整形光束传输特性发生变化的问题。整形系统柱面镜失调对整形光束传输特性有更大的影响，对提高射频板条CO₂激光器光束质量，满足激光切割具有理论意义与实用性。

由于初始输出光束是简单象散光束，非稳和波导方向的光束传输特性不一致，因此整形系统对光束的两个方向分别进行整形。反射式光束整形系统中入射到球面镜和柱面镜的入射角都很小，在实际的整形系统中，采用反射系统。整形光束经过柱面镜后变换成两个方向光束束宽和发散角均近似相等的近基模高斯分布的输出光束。但整形光束的发散角比较大，光束在传输过程中束宽变化较为明显。尺寸在不断变化的光束不能直接用于激光加工系统的配套设计(如激光切割机中的飞行光路等)。理想的整形后光束是束宽在两个方向上近似相等的，同时传输一定距离光束半宽没有明显变化的输出光束，需要对光束进行适应调整。

发明内容

本发明的目的：提供了射频板条CO₂激光器条形光束柱面镜整形的适应系统。通过柱面镜适应调节，确保输出光束指向性和光斑形状。对射频板条CO₂激光器光路热畸变导致的整形系统光路偏移和失调进行补偿。

本发明解决其技术问题的解决方案是：射频板条CO₂激光器条形光束柱面镜整形的自适应系统，包括：反馈模块、输出镜、输出窗口镜、转折镜、第一球面镜、空间滤波器、柱面镜和第二球面镜，激光光束从射频板条CO₂激光器的平行电极中射出，依次经过输出镜、输出窗口镜、转折镜、第一球面镜、空间滤波器和柱面镜，所述柱面镜将激光光束反射至第二球面镜，第二球面镜将激光光束射出，其中，所述柱面镜设置有带动柱面镜的反射面运动的调节整形系统，所述调节整形系统包括：X轴连杆、Y轴连杆、Z轴连杆和夹具，所述夹具夹持着柱面镜，以夹具的中心点建立空间直角坐标系，夹具的X轴侧与X轴连杆的一端连接，夹具的Y轴侧与Y轴连杆的一端连接，夹具的Z轴侧与Z轴连杆的一端连接，所述X轴连杆的另一端、Y轴连杆的另一端和Z轴连杆的另一端均固定，所述X轴连杆上设有带动所述X轴连杆沿X轴方向移动的第一微位移驱动器，所述Y轴连杆上设有带动所述Y轴连杆沿Y轴方向移动的第二微位移驱动器，所述Z轴连杆上设有带动所述Z轴连杆沿Z轴方向移动的第三微位移驱动器，所述Z轴连杆上还设有带动所述Z轴连杆沿其轴线转动的旋转驱动器，所述反馈模块的输出端分别与第一微位移驱动器、第二微位移驱动器、第三微位移驱动器和旋转驱动器连接，所述反馈模块用于对第二球面镜输出的光束进行四象限检测，并根据检测结果控制第一微位移驱动器、第二微位移驱动器、第三微位移驱动器和旋转驱动器，以对输出的光束进行整形准直。