[实用新型]激光功率控制系统和激光加温系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光加温系统和激光功率控制系统，尤其涉及一种在基于金刚石对顶砧(DAC)的高压高温原位测试中，可以在保证加温光斑均匀和稳定的情况下有效地控制压腔内样品温度大小的激光加温系统和激光功率控制系统。 

背景技术

在采用金刚石对顶砧的激光加温高压实验中，样品的温度通过对高功率红外激光的吸收而获得。实验中需要改变照射样品的激光功率大小以获得不同的温度，通常采用的方法是调节激光器的工作电流。由于DAC激光加温实验中采用的灯泵浦高功率红外激光器，只有其工作在最大电流时才有好的模输出，因此通过调整激光器的工作电流来改变照射样品的激光功率，不能保证输出的激光光束具有均匀的功率分布，从而造成样品的加温区域温度分布很不均匀，影响实验数据的可靠性。另外一个问题，由于在偏离工作电流时，激光器的模处于不稳定状态，引起功率的随机变化很大，很难在样品上获得稳定的温度。为了保证在DAC中能够获得均匀分布且稳定可调的样品温度，需要一种有效的入射激光功率控制方法，在改变入射激光功率大小的同时保证稳定的模输出。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种有效控制加温激光的功率，在DAC中获得稳定 可调、均匀分布的样品温度的激光功率控制系统及激光加温系统。 

本实用新型公开了一种激光功率控制系统，其包括光学偏振模块、机电控制系统、激光功率检测系统、温度监测系统和显微观察系统，其中，机电控制系统包括旋转台和步进电机控制器，激光功率检测系统包括功率计和功率读出器，显微观察系统包括摄像头和监视器，光学偏振模块包括λ/4波片和偏振分束器，机电控制系统控制光学偏振模块的移动和转动。 

本实用新型同时公开了一种激光加温系统，其包括激光器、光学偏振模块、机电控制系统、激光功率检测系统，温度监测系统和显微观察系统，其中，机电控制系统包括旋转台和步进电机控制器，激光功率检测系统包括功率计和功率读出器，显微观察系统包括摄像头和监视器，光学偏振模块包括λ/4波片和偏振分束器，光学偏振模块位于激光器的光轴上，机电控制系统控制光学偏振模块的移动和转动，激光功率检测系统检测传输到样品上的激光出功率。 

激光器1优选输出具有线偏振特性红外激光的激光器，更优选具有TEM₀₁*模输出的Nd:YLF激光器。 

本实用新型的激光功率控制系统以及激光加温系统，其优点在于保证激光器工作在最佳工作点的同时，可以量化地控制入射到DAC样品腔中的激光功率，以避免激光模紊乱引起的径向温度梯度，同时可以获得最佳的温度稳定效果。 

附图说明

图1为本实用新型的包括激光功率控制系统及激光加温系统的结构示意图。 

图2为本实用新型的激光功率控制系统的原理图。 

图3为使用本实用新型的激光加温系统得到的加温图像。 

图4为使用本实用新型的激光加温系统得到的样品温度分布图。 

图5为使用本实用新型的激光加温系统得到的温度稳定性实验图。 

具体实施方式

为了使本领域技术人员可以更清楚的了解本实用新型的技术方案，下面结合附图通过具体实施方式对本实用新型的系统做进一步说明。 

如图1所示，本实用新型的激光功率控制系统包括光学偏振模块、机电控制系统、激光功率检测系统、测温系统10、显微观察系统。光学偏振模块包括λ/4波片2和偏振分束器5，机电控制系统包括旋转台3和步进电机控制器4，激光功率检测系统包括功率计6和功率读出仪7，显微观察系统包括摄像头11和监视器12。机电控制系统控制光学偏振模块的移动和转动。 

本实用新型的激光功率控制系统的设计思路是采用光学偏振原理改变DAC中样品所受激光功率的大小。光学偏振模块采用λ/4波片2和偏振分束器5组合的方式，使单一方向的线偏振光变为互相垂直的两路线偏振光，如图2所示，其中一路用于样品加温，另一路由功率计6接收。由步进电机控制器4控制的旋转台3携带λ/4波片2在垂直于光路传输方向的平面内转动，通过调节波片光轴和入射激光线偏振方向的夹角可以改变两路偏振光的功率比值，由此达到控制加温激光功率大小的目的。 

激光功率检测系统包括功率计6和功率读出仪7，可以检测激光的原始输出功率，从而控制激光的原始功率输出。 

测温系统10可以实时地测量DAC中样品的温度大小，以此作为调整波片转角的反馈信息。