[发明专利]实现偏振输出激光束的高速强度变化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学系统，且明确地说涉及用于使偏振输出激光束的强度变化的激光束光学系统及方法。

背景技术

在许多激光处理应用中，使用光学衰减器使偏振激光束的强度变化（例如，衰减）。在一种常规方法中，使用旋转波片（或者电光调制器（EOM））与后续偏振器的组合来产生具有可变强度的偏振激光束。例如，在使用旋转波片及后续偏振器的系统中，将所述旋转波片及后续偏振器定位在激光束的光束路径中，并且将所述旋转波片围绕平行于所述光束路径的轴旋转，从而使偏振向量旋转，此举改变偏振激光束离开所述后续偏振器的强度。在另一常规方法中，利用声光调制器（AOM）来产生具有可变强度的偏振激光束。在使用AOM的系统中，声电换能器（例如，压电换能器）改变在介质（例如，玻璃，石英）中产生的声波的强度，由此使入射在所述介质上并且由所述介质绕射的激光束的强度变化。

常规方法具有多个缺点。例如，包含旋转波片及后续偏振器的光学衰减器在使光束强度变化时相对缓慢。尽管AOM可以使光束强度快速变化（在约100纳秒或100纳秒以下内），但是实施AOM的系统通常是复杂的，所述系统的光学对准相对具有挑战性，并且所述光束路径相对长。此外，AOM通常具有低于90%（例如，约85%）的峰值绕射效率。

需要可以使激光束的强度快速变化的系统，所述系统的特征为光学简单性，并且具有相对高的峰值透射效率。

发明内容

实现偏振输出激光束的高速强度变化的优选方法需要产生沿着光束路径的第一部分向工件上的目标位置传播的输入激光束。所述方法还包含设置电流计系统，其包含与可旋转驱动轴配合以使所述可旋转驱动轴围绕垂直于所述光束路径的第一部分的旋转轴旋转的电流计驱动构件。所述电流计驱动构件控制所述可旋转驱动轴的旋转以提供所述可旋转驱动轴在所选择的角位置之间的高速转变。

紧固至所述可旋转驱动轴的光入射敏感光学元件的角度实现光入射敏感光学元件的角度围绕所述旋转轴的旋转。光入射敏感光学元件的角度包含平面光学薄膜，其经定位以与所述光束路径的第一部分相交，以使得所述输入激光束以通过所述可旋转驱动轴的角位置确定的入射角入射在所述平面光学薄膜上。所述平面光学薄膜从所述输入激光束产生偏振输出激光束，所述偏振输出激光束沿着所述光束路径的第二部分向所述工件上的所述目标位置传播。所述偏振输出激光束的特征为随所述输入激光束与所述平面光学薄膜之间的入射角而变化的强度。通过所述电流计驱动构件的所述可旋转驱动轴的高速转变改变所述输入激光束与所述平面光学薄膜之间的入射角，由此实现所述偏振输出激光束的强度的高速变化。

额外的方面及优点将从优选实施例的以下详细说明变得显而易见，所述优选实施例的以下详细说明参考附图进行。

附图说明

图1是根据一个实施例的用于实现偏振输出激光束的高速强度变化的系统的示意性方块图。

图2是沿着图1的线2-2所获得的系统的各部分的仰视图。

图3是表示图1的系统的光入射敏感光学元件的角度的透射效率相对于所述光入射敏感光学元件的角度的平面光学薄膜与入射激光束之间的入射角的曲线图。

具体实施方式

图1是展示系统100的实施例的硬件架构的示意性方块图，所述系统100用于选择性地使输入激光束102衰减以产生变化强度（例如，功率级）的偏振输出激光束103。输入激光束102包含p-偏振光并且优选地排除大体上所有s-偏振光。通过常规激光源（未图示）产生输入激光束102，所述常规激光源例如（但不限于）紫外线（UV）激光源（例如，355nm激光）。系统100包含经定位以与光束路径108的第一部分106相交的光入射敏感光学元件104的角度，输入激光束102沿着所述光束路径108向工件（未图示）上的目标位置传播。在一个实例中，光学元件104是偏振器，优选为薄膜偏振器。然而，如下文进一步详细描述，可以使用特征如下的任何其他光学元件：随所述光学元件与入射光之间的入射角而变化的入射光透射效率。光学元件104包含由玻璃或者玻璃类材料制成的基板112，所述基板112上形成了平面光学薄膜114（例如，光学涂层）。基板112可以是如图1中所描绘的相对平坦的板。或者，基板112可为楔形并且固定（例如，粘结）至第二楔形基板以形成立方体，其中平面光学薄膜114穿过所述立方体的中心对角地切割。