衍射激光采样器-高功率激光系统过程控制的重要组成部分

时间：2022-10-18

激光焊接和其他类型的材料加工正在*扩展应用，利用不断增长的高功率激光器行业。与激光束整形一起，可以优化工艺，以获得较大的产量和工艺质量。然而，高质量的高功率激光加工需要持续的控制和计量来确保工艺稳定性，在现代焊接头中，光学和计量系统的成本可能是激光成本的一半！用于监测激光束特性的功率计和光束轮廓仪相机的LDT通常低于该过程中使用的功率水平，需要某种衰减方法。对于这种高功率激光监测和反馈的应用，衍射激光采样器是一种非常合适的解决方案。

一、什么是衍射激光采样器？

衍射激光采样器是用于监视大功率激光器的衍射光学元件（DOE）。当输入激光束以零级通过光束采样器时，会产生两个低能量的高阶侧光束，分别为-1级和+1级。然后可以将这些更高阶的光束引导到探测器上，以监视激光束的轮廓和功率水平。HOLO/OR衍射光束采样器可与硒化锌（ZnSe）基板一起使用，可与CO2激光器一起使用。

衍射激光采样器通常用于采样激光的一小部分能量，例如0.5%，实时监测激光束的功率水平和光束能量分布、光束质量，从而保证激光加工的稳定性。衍射激光采样器又可称为激光采样器，激光取样器，激光采样DOE，采样器，Beam Sampler。

衍射激光采样器还具有背反射级次，通常是采样级次的1%，即采样输入光束的0.001%，即使对于高功率激光束，也可以通过光束轮廓仪进行光束形状监测。

由于衍射激光采样器是具有高损伤阈值的熔融石英镜片，因此它们通常用于监测高功率激光器，其中需要将透射光束的光损耗和波前失真保持在较低限度。

二、为什么以及在哪里需要衍射激光采样器？

对于焊接中使用的千瓦激光器，通常很难同时对主光束功率进行采样并获得光束轮廓，因为与高功率功率计相比，相机通常具有更高的灵敏度（和更低的损伤阈值）。这个问题可以通过使用单个衍射采样器来解决。衍射激光采样器是一种衍射光学元件（DOE），设计用于分割与主光束相同的子光束，具有预先确定的小功率部分，例如0.2%。主光束功率可以使用功率计直接从采样正向级次进行采样，而反射采样级次（与正向级次相比，反射采样级次的能量衰减了约100倍）可以与用于监控光束轮廓的相机，这样可以实时控制功率稳定性和光束分布。

三、衍射激光采样器与其他方法相比的优势。

衍射激光采样器与现有的功率和光束分布监测方法相比具有许多优点。使用一些常规方法，激光束仅在特定时间测量，而其他方法则光束从光轴偏转90度，并且某些方法依赖于激光束的偏振。以下是衍射激光采样器主要优点的简短列表：

-衍射激光采样器可用于宽波长范围的高功率激光器。

熔融石英基板适用于0.193nm-3um，ZnSe适用于中红外Co2激光器，高LDT适用于高功率激光器。

-衍射激光采样器是单片式解决方案，它们不需要模块或大型设备，并且对准或定心不敏感。

-衍射激光采样器不会倾斜用于该过程的主激光束;它们使其完全不受干扰，并且不会增加波前像差。

-衍射激光采样器对激光束的偏振不敏感，也不会改变激光束的偏振。

-衍射激光采样器可以使用大孔径光学元件制成，以用于大输入激光束。

**低背反射采样率低至输入光束的0.001%，*额外的滤波器和衰减器即可使用。

三、衍射激光采样器有什么用途？

衍射激光采样器用于需要实时测量功率和光束特性的高功率激光系统。

四、衍射激光采样器如何工作？

衍射激光采样器是专门设计的衍射光栅，可产生与主光束相同的更小光束，其功率仅为其一小部分。该光束可与功率计一起使用，以保持激光稳定性。激光束采样器还可以创建具有更小能量分数的背反射光束，可与光束轮廓仪，光谱仪，相机等一起使用。

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