【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光學(xué)，尤其涉及一種熱透鏡效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、激光加工過程中，激光能量較高，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)普遍存在于透鏡系統(tǒng)中的一種光熱效應(yīng)——熱透鏡效應(yīng)。熱透鏡效應(yīng)的本質(zhì)是光能在轉(zhuǎn)化為熱能的過程中，被照射材料中的熱能分布不均勻使得晶體各部分的密度不同，光線在經(jīng)過這些不同密度的分界線時(shí)會(huì)發(fā)生不同程度的折射，從而引起折射率變化，此時(shí)被照射材料可以近似看作一個(gè)透鏡。熱透鏡效應(yīng)的產(chǎn)生會(huì)使激光束的光束質(zhì)量變差、焦點(diǎn)漂移，從而影響激光加工質(zhì)量。激光加工系統(tǒng)中，為了選取優(yōu)良的光學(xué)件，需要對(duì)其熱透鏡效應(yīng)進(jìn)行測(cè)試。熱透鏡效應(yīng)是材料本身的特性，不同材料制作的光學(xué)系統(tǒng)的熱透鏡效應(yīng)有所不同，為了選取合適的光學(xué)材料，需要對(duì)不同光學(xué)材料產(chǎn)生的熱透鏡效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。
2、行業(yè)內(nèi)現(xiàn)有的測(cè)試方法主要有兩種，方法一是將加工面傾斜，在傾斜的加工面上打標(biāo)，觀察剛開始的焦點(diǎn)處標(biāo)記線和工作一段時(shí)間后焦點(diǎn)處標(biāo)記線的偏移量來計(jì)算出焦移量；方法二是利用高功率的光束質(zhì)量分析儀在線觀察，通過剛開始出光時(shí)焦點(diǎn)位置處的光斑尺寸和工作一段時(shí)間后的光斑尺寸的變化量來反映出熱透鏡效應(yīng)的大小。
3、上面兩種方法存在以下問題：
4、1.激光加工系統(tǒng)中光學(xué)模組比較多，無法確定哪一個(gè)模組的熱透鏡效應(yīng)較大。
5、2.方法一無法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光斑變化情況，找焦點(diǎn)比較麻煩且無法反饋熱透鏡效應(yīng)隨時(shí)間的變化。
6、3.方法二在比較高的功率下容易損壞光束質(zhì)量分析儀。
7、藉此，有待于開發(fā)更好的熱透鏡效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)及方法以測(cè)試光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)元
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)目的在于公開一種熱透鏡效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)及方法，以提高對(duì)被測(cè)樣品的兼容性并確保測(cè)量精度。
2、為達(dá)上述目的，本專利技術(shù)公開的熱透鏡效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)包括：
3、輸入第二pbs的第一支路，依次設(shè)有第一激光器、第一1/2波片、第一pbs及第一擴(kuò)束鏡；第一激光器所發(fā)射光束的功率高于被測(cè)樣品產(chǎn)生熱透鏡效應(yīng)的功率閾值；該被測(cè)樣品為平行光入平行光出的無焦光學(xué)器件；
4、輸入第二pbs的第二支路，依次設(shè)有第二激光器、第二1/2波片及第二擴(kuò)束鏡；第二激光器所發(fā)射光束的功率低于被測(cè)樣品產(chǎn)生熱透鏡效應(yīng)的功率閾值；
5、第二pbs，用于將第一支路中分出的部分光束與第二支路中分出的部分光束分別合成射向第一光束質(zhì)量分析儀的第一路輸出光束、及射向第三pbs的第二路輸出光束；
6、第三pbs，用于將第二pbs的第一路輸出光束中的s光反射至第三擴(kuò)束鏡；
7、第三擴(kuò)束鏡的出射光束經(jīng)聚焦鏡進(jìn)入部署于第二電動(dòng)位移平臺(tái)上的第二光束質(zhì)量分析儀；
8、在第二pbs與第三pbs之間部署于用于放置待測(cè)樣品的第一電動(dòng)位移平臺(tái)；
9、其中，第一擴(kuò)束鏡和第二擴(kuò)束鏡用于協(xié)同調(diào)節(jié)以使得呈現(xiàn)在第一質(zhì)量分析儀中的兩個(gè)光斑重合；
10、第三擴(kuò)束鏡，用于調(diào)節(jié)以確定光束經(jīng)聚焦鏡后的焦點(diǎn)位置；
11、第二電動(dòng)位移平臺(tái)，用于在第一電動(dòng)位移平臺(tái)上的待測(cè)樣品的熱透鏡效應(yīng)穩(wěn)定后，在第二光束質(zhì)量分析儀的輔助下，重新定位光束的焦點(diǎn)，以使得重定位焦點(diǎn)與初始焦點(diǎn)之間的距離被確定為焦移量。
12、優(yōu)選地，在第一pbs的反射光束的出射方向上部署有第一收光筒。同理，可在第三pbs的反射光束的透射方向上部署有第二收光筒。
13、為達(dá)上述目的，本專利技術(shù)還公開一種熱透鏡效應(yīng)測(cè)試方法，包括以下步驟：
14、步驟s1、部署如權(quán)利要求1至3任一所述的系統(tǒng)；
15、步驟s2、打開第一激光器和第二激光器，系統(tǒng)調(diào)試以使得第一光束質(zhì)量分析儀上來源于第一支路和第二支路的兩光斑重合且尺寸相等；
16、步驟s4、在第一電動(dòng)位移平臺(tái)未部署待測(cè)樣品時(shí)，開啟第一激光器，待熱透鏡效應(yīng)穩(wěn)定后調(diào)節(jié)第三擴(kuò)束鏡，使光束焦點(diǎn)位于聚焦鏡的焦平面，得到初始焦點(diǎn)的位置；所述待測(cè)樣品為平行光入平行光出的無焦光學(xué)器件；
17、步驟s5、在第一電動(dòng)位移平臺(tái)上移入待測(cè)樣品，觀察并記錄第二光束質(zhì)量分析儀的光斑變化以判斷熱透鏡效應(yīng)是否穩(wěn)定；
18、步驟s6、在熱透鏡效應(yīng)穩(wěn)定后，移動(dòng)第二電動(dòng)位移平臺(tái)，找到熱透鏡效應(yīng)穩(wěn)定后的重定位焦點(diǎn)，并將第二電動(dòng)位移平臺(tái)在重定位焦點(diǎn)與初始焦點(diǎn)之間的移動(dòng)距離作為待測(cè)樣品熱透鏡效應(yīng)導(dǎo)致的焦移量。
19、優(yōu)選地，在所述步驟s2與步驟s4之間還包括：
20、步驟s3、關(guān)閉第一激光器，加入待測(cè)樣品，判斷是否可通過調(diào)節(jié)第三擴(kuò)束鏡和第二電動(dòng)位移平臺(tái)使光束焦點(diǎn)位于聚焦鏡的焦平面，如果是判斷所述待測(cè)樣品為無焦光學(xué)器件，轉(zhuǎn)步驟s4，否則，判斷所述待測(cè)樣品不合格并終止后續(xù)步驟的執(zhí)行。
21、本專利技術(shù)具有以下有益效果：
22、1、第一光束質(zhì)量分析儀中所觀測(cè)的兩光斑大小可視為待測(cè)樣品所射入的光斑大小，且高功率光路和低功率光路在第二pbs之后、第三pbs之前重合，本質(zhì)即利用低功率激光有效監(jiān)測(cè)高功率激光產(chǎn)生的熱透鏡效應(yīng)；以此可監(jiān)測(cè)測(cè)試過程中，各步驟的光斑大小是否一致，有效避免了光斑大小不一致對(duì)測(cè)量結(jié)果的不利影響。
23、2、在待測(cè)樣品焦移量的測(cè)量過程中，補(bǔ)償了測(cè)試系統(tǒng)中第二pbs和第三pbs等自身的熱透鏡效應(yīng)，進(jìn)一步確保了最終測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度。
24、3、在本專利技術(shù)測(cè)試系統(tǒng)中，適配于各類無焦光學(xué)器件，兼容性強(qiáng)。而且還可以基于低功率光路檢測(cè)待測(cè)樣品是否為平行光入平行光出的無焦光學(xué)器件，從而使得各步驟之間的邏輯更嚴(yán)謹(jǐn)，測(cè)試可靠度進(jìn)行提升。
25、下面將參照附圖，對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
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1.一種熱透鏡效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在第一PBS的反射光束的出射方向上部署有第一收光筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，在第三PBS的反射光束的透射方向上部署有第二收光筒。
4.一種熱透鏡效應(yīng)測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱透鏡效應(yīng)測(cè)試方法，其特征在于，在所述步驟S2與步驟S4之間還包括：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種熱透鏡效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在第一pbs的反射光束的出射方向上部署有第一收光筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，在第三...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉繼強(qiáng)，程文治，劉曉亮，李曉春，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：長(zhǎng)沙麓邦光電科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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