吸收式薄膜反射器(ATFR)

吸收式薄膜反射器(ATFR)

吸收式薄膜反射器（ATFR）在銅基底上集成了一個(gè)偏振敏感的薄膜反射鍍膜。這種鍍膜最初是為在10.6微米和45°入射角下使用而設計的。該鍍膜將反射s-偏振并吸收p-偏振；因此，它須被放置在入射光束為s-偏振的光束傳輸系統中。

在工件高度反射的切割應用中，工件的反射可以通過(guò)光束傳輸系統傳回激光腔內。這在切割的初始階段較有可能發(fā)生。這些反向反射會(huì )導致激光腔模式和功率不穩定。返回的光束也有可能在激光腔內被放大，然后聚焦在一個(gè)光束傳輸光學(xué)器件上，導致該光學(xué)器件損壞。

在切割高反射金屬如銅、黃銅或鋁時(shí)，使用ATFR特別重要，因為這些材料具有高反射性。用于切割應用的光束傳輸系統通過(guò)反射相位延遲器（RPRs）將線(xiàn)性偏振轉換為圓形偏振。在這種類(lèi)型的光束傳輸系統中，來(lái)自工件的反射能量被RPR轉換回線(xiàn)性極化。反射的線(xiàn)性偏振的平面與出射的線(xiàn)性偏振激光束旋轉90°。如果光束傳輸系統中的一個(gè)鏡子的方向是使出射的激光束是s極化的，那么背反射的能量在這個(gè)鏡子上必須是p極化的。

ATFR的特性使其成為防止不需要的反射到達激光腔的理想鏡子，它吸收反射的p-偏振激光束。

規格

其他波長(cháng)的光譜性能

目的

在工件具有高反射率的切割應用中，工件的反射可以通過(guò)光束傳輸系統傳輸回激光腔。 這有可能發(fā)生在切割的初始階段。 這些背反射會(huì )導致激光腔模式和功率不穩定。 返回的光束也有可能在激光腔中被放大，然后聚焦在其中一個(gè)光束傳輸光學(xué)器件上，從而對該光學(xué)器件造成損壞。

工作原理

使用 ATFR 切割高反射金屬（例如銅、黃銅或鋁）尤為重要，因為這些材料對于 10.6μm 激光能量具有高反射性。 CO2 激光器產(chǎn)生線(xiàn)性偏振激光束。 用于切割應用的光束傳輸系統通過(guò)反射式相位延遲器 (RPR) 將線(xiàn)偏振轉換為圓偏振。 在這種類(lèi)型的光束傳輸系統中，來(lái)自工件的反射能量被 RPR 轉換回線(xiàn)性偏振。 反射的線(xiàn)偏振平面與出射的線(xiàn)偏振激光束成 90°。 如果光束傳輸系統中的一個(gè)反射鏡被定向使得出射激光束為 S 偏振，則反射能量必須在該反射鏡處為 P 偏振。 ATFR 使其成為防止不需要的反射到達激光腔的理想反射鏡的特性是它對反射的 P 偏振激光束的吸收。

術(shù)語(yǔ)和定義

在討論如何使用反射鏡以及在光束傳輸系統中將其放置在何處之前，需要定義一些術(shù)語(yǔ)。 討論與某個(gè)參考點(diǎn)相關(guān)的偏振是方便的。 對于我們的討論，我們將說(shuō)平面偏振是垂直的、水平的或與垂直平面成 45° 的方向。 當平面偏振光束撞擊鏡面時(shí)，它可以稱(chēng)為 S 偏振、P 偏振或與反射平面成 45° 的平面偏振。 此后，我們將把這最后的偏振稱(chēng)為 45° 平面偏振。 圓偏振沒(méi)有特定的方向平面。 并且，當圓偏振撞擊鏡面時(shí)，稱(chēng)為圓偏振。

如何使用

使用 ATFR 反射鏡的僅有要求是：(1) 射向反射鏡的出射偏振必須是 S 偏振；(2) 光束傳輸系統包含一個(gè) RPR，可將線(xiàn)性出射偏振轉換為圓偏振。 RPR 必須位于 ATFR 的下游，沿著(zhù)激光束朝向工作表面的方向。 在決定反射鏡的位置時(shí)，必須首先確定激光器的輸出偏振——即它是垂直、水平還是 45° 平面偏振？ 如果不確定激光器產(chǎn)生什么類(lèi)型的偏振，較好的信息來(lái)源是激光器制造商。 以下是激光類(lèi)型及其輸出偏振的一些示例。

下一步是定位 RPR 鏡像。 如果系統不使用 RPR 反射鏡，則必須先安裝一個(gè)，然后再將 ATFR 反射鏡安裝到光束傳輸系統中。 注意：RPR 鏡像必須安裝在 ATFR 鏡像的下游

很多時(shí)候，RPR 位于聚焦透鏡之前的最后一個(gè)彎曲鏡，盡管它可以位于光束傳輸路徑上的任何位置。 同樣，如果您不確定 RPR 鏡像的位置和位置，請聯(lián)系系統制造商。

ATFR 必須位于激光腔的輸出耦合器和位于激光頭下游某個(gè)點(diǎn)的 RPR 之間。 如果激光輸出偏振是已知的，就可以決定在哪里放置反射鏡。 由于 ATFR 反映了輸出的 S 極化，因此它的方向必須如下圖所示。 該圖假設出射激光束是垂直偏振的。 請注意，鏡子在水平面上反射光束，水平面可以是左面也可以是右面。

如果激光產(chǎn)生水平偏振，那么 ATFR 鏡將在垂直平面上反射光束，該平面可以向上或向下。

最后，對于更困難的 45° 平面偏振情況，必須將 ATFR 反射鏡定向為以與垂直方向成 45° 的角度向上或向下反射光束。

同樣，反射鏡的位置必須能夠反射出射的 S 偏振光束。 如果系統中有一面面向 Spolarization 的鏡子，這很容易實(shí)現。 如果有這樣的鏡子，那么可以使用 ATFR 鏡子代替這面鏡子，并且不需要對光束傳輸系統進(jìn)行其他修改。

圖1

圖 1 是一個(gè)激光系統示例，其中第一個(gè)反射鏡已替換為 ATFR 反射鏡。 在本例中，激光產(chǎn)生水平偏振，因此 ATFR 被定位為在垂直方向反射光束。 該系統可以使用包含 RPR 的 2 或 4 反射鏡模塊將線(xiàn)偏振轉換為圓偏振。

激光隔離器的應用 - 通過(guò)使用 ATFR 鏡作為第一鏡的系統改變偏振

圖 2

一些激光系統在光束傳輸系統中沒(méi)有定向反射 S 偏振的鏡子。 在其中一些系統中，添加另一個(gè)鏡子并不方便，因為它會(huì )導致光束以奇數角度或不期望的方向反射。 在這些情況下，添加一個(gè)不會(huì )改變激光束方向的 4 片反射鏡模塊（激光隔離器）可能是較簡(jiǎn)單的方法。 此方案的示例如圖 2 所示。在此示例中，激光器產(chǎn)生平面偏振，包含 ATFR 反射鏡的 4 反射鏡模塊安裝在與垂直方向成 45° 角的位置。 這確保了 ATFR 反射鏡反射 S 偏振。

激光隔離器的應用 - 通過(guò)使用型號 LI-10.6-28-ATFR-AC 的系統改變偏振

圖 3

圖 3 至圖 5 顯示了其他一些示例。 注意：如果 ATFR 安裝不正確，鏡子可能會(huì )損壞或毀壞。 如果 ATFR 安裝在 RPR 的下游，反射鏡將吸收 50% 的激光功率； 這可能會(huì )導致鍍膜被破壞。 如果 ATFR 安裝在 ATFR 將入射光束反射為 P 偏振的位置，則 100% 的光束將被吸收。 如果將 ATFR 放置在具有產(chǎn)生 45° 線(xiàn)偏振的激光器的光束傳輸系統中，并且 ATFR 將光束向左或向右或向上或向下反射，則 ATFR 將吸收 50% 的光束。

激光隔離器的應用 - 通過(guò)使用 ATFR 鏡作為第一鏡的系統改變偏振

圖 4

使用型號 LI-10.6-28-ATFR-AC 的系統中的偏振變化

圖 5

激光隔離器的應用 - 通過(guò)使用型號 LI-10.6-28-ATFR-AC 的系統改變偏振