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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(shè)計(jì)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(tǒng)中。

在工件高度反射的切割應(yīng)用中，工件的反射可以通過(guò)光束傳輸系統(tǒng)傳回激光腔內(nèi)。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(dǎo)致激光腔模式和功率不穩(wěn)定。返回的光束也有可能在激光腔內(nèi)被放大，然后聚焦在一個(gè)光束傳輸光學(xué)器件上，導(dǎo)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?yàn)檫@些材料具有高反射性。用于切割應(yīng)用的光束傳輸系統(tǒng)通過(guò)反射相位延遲器（RPRs）將線性偏振轉(zhuǎn)換為圓形偏振。在這種類型的光束傳輸系統(tǒng)中，來(lái)自工件的反射能量被RPR轉(zhuǎn)換回線性極化。反射的線性偏振的平面與出射的線性偏振激光束旋轉(zhuǎn)90°。如果光束傳輸系統(tǒng)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(dá)激光腔的理想鏡子，它吸收反射的p-偏振激光束。

規(guī)格

其他波長(zhǎng)的光譜性能

目的

在工件具有高反射率的切割應(yīng)用中，工件的反射可以通過(guò)光束傳輸系統(tǒng)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(dǎo)致激光腔模式和功率不穩(wěn)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(duì)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?yàn)檫@些材料對(duì)于 10.6μm 激光能量具有高反射性。 CO2 激光器產(chǎn)生線性偏振激光束。 用于切割應(yīng)用的光束傳輸系統(tǒng)通過(guò)反射式相位延遲器 (RPR) 將線偏振轉(zhuǎn)換為圓偏振。 在這種類型的光束傳輸系統(tǒng)中，來(lái)自工件的反射能量被 RPR 轉(zhuǎn)換回線性偏振。 反射的線偏振平面與出射的線偏振激光束成 90°。 如果光束傳輸系統(tǒng)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(dá)激光腔的理想反射鏡的特性是它對(duì)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(tǒng)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(duì)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(dāng)平面偏振光束撞擊鏡面時(shí)，它可以稱為 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為 45° 平面偏振。 圓偏振沒(méi)有特定的方向平面。 并且，當(dāng)圓偏振撞擊鏡面時(shí)，稱為圓偏振。

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(tǒng)包含一個(gè) RPR，可將線性出射偏振轉(zhuǎn)換為圓偏振。 RPR 必須位于 ATFR 的下游，沿著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(tǒng)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(tǒng)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(qǐng)聯(lián)系系統(tǒng)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(shè)出射激光束是垂直偏振的。 請(qǐng)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(duì)于更困難的 45° 平面偏振情況，必須將 ATFR 反射鏡定向?yàn)橐耘c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(tǒng)中有一面面向 Spolarization 的鏡子，這很容易實(shí)現(xiàn)。 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(duì)光束傳輸系統(tǒng)進(jìn)行其他修改。

圖1

圖 1 是一個(gè)激光系統(tǒng)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(tǒng)可以使用包含 RPR 的 2 或 4 反射鏡模塊將線偏振轉(zhuǎn)換為圓偏振。

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

圖 2

一些激光系統(tǒng)在光束傳輸系統(tǒng)中沒(méi)有定向反射 S 偏振的鏡子。 在其中一些系統(tǒng)中，添加另一個(gè)鏡子并不方便，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致光束以奇數(shù)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(yīng)用 - 通過(guò)使用型號(hào) LI-10.6-28-ATFR-AC 的系統(tǒng)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(dǎo)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° 線偏振的激光器的光束傳輸系統(tǒng)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(yīng)用 - 通過(guò)使用 ATFR 鏡作為第一鏡的系統(tǒng)改變偏振

圖 4

使用型號(hào) LI-10.6-28-ATFR-AC 的系統(tǒng)中的偏振變化

圖 5

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