【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術的具體實例總體上關于聲光偏轉器、并入聲光偏轉器的光束定位系統及操作聲光偏轉器的技術。
技術介紹
1、有時被稱作布拉格單元的聲光(acousto-optic；ao)裝置使用處于射頻的聲波使光繞射并移位。此等裝置常用于q切換、電信系統中的信號調變、顯微術系統中的激光掃描及光束強度控制、頻率移位、光譜系統中的波長濾波。許多其他應用適合于使用聲光裝置。舉例而言，ao偏轉器(aod)可用于基于激光的材料處理系統中。
2、在典型ao裝置中，轉換器附接至ao介質(亦被稱作「ao單元」)，典型地為對待繞射光的波長適當透明的晶體或玻璃。將rf信號(亦被稱作「驅動信號」)施加至轉換器(例如，來自rf驅動器)，借此驅動轉換器在某一頻率下振動；將聲波傳播至ao介質中，顯現為ao介質中的擴展及壓縮的周期性區域，借此在ao介質內產生周期性改變的折射率。周期性改變的折射率類似于可使傳播通過ao介質的激光光束繞射的光柵起作用。
3、參考圖1，aod?100大致上包括ao介質102、附接至ao介質102(亦即，在ao介質102的轉換器端處)的轉換器104，且亦可包括附接至ao介質102(亦即，在與轉換器端相對的ao介質102的吸收器端處)的聲學吸收器106。盡管圖1繪示僅單個轉換器104附接至ao介質102的配置，應了解，多個轉換器104(例如，以線性陣列排列)可在其轉換器端處附接至ao介質102。rf驅動器108電耦接至各轉換器104的輸入以驅動aod?100。形成ao介質102的材料視待偏轉的激光的光束中光的波長進行選擇。轉
4、通常，各轉換器104附接至ao介質102，使得借由轉換器104產生的振動能夠產生對應聲波(例如，縱向模式聲波，如借由線112所指示)，該聲波在ao介質102內沿著aod?100的繞射軸自轉換器端朝向聲學吸收器106(借由箭頭110所指示)傳播。如圖1中例示性繪示，當將rf驅動信號(例如借由頻率、振幅、相位等表征)施加至轉換器104時，轉換器104振動以產生在ao介質102內傳播的聲波，借此在ao介質102內生成周期性改變的折射率。如此項技術中已知，周期性改變的折射率用以使激光的光束繞射(例如，沿光束路徑114傳播)，該激光的光束入射于ao介質102的第一表面102a上且以相對于聲波量測的布拉格角θb經由ao介質102傳播。
5、使入射的激光光束繞射形成繞射圖案，其典型地包括零階及一階繞射峰，且亦可包括高階繞射峰(例如二階、三階等)。如此項技術中已知，激光的繞射光束在零階繞射峰中的部分被稱為「零階」光束，激光的繞射光束在一階繞射峰中的部分被稱為「一階」光束，等等。通常，零階光束及其他繞射階光束(例如一階光束等)在離開ao介質102(例如，經由與第一表面102a相對的ao介質102的第二表面102b)后沿著不同光束路徑傳播。舉例而言，零階光束沿零階光束路徑傳播，一階光束沿一階光束路徑傳播，等等。在零階光束路徑與其他繞射階光束路徑之間的角度(例如在零階光束路徑與一階光束路徑之間的角度θd)對應于經施加以使入射于ao介質102上的激光的光束繞射的驅動信號中的頻率(或多個頻率)。
6、所施加驅動信號的振幅(亦即，所施加驅動信號中的功率的量)可對繞射成各種繞射階光束的入射的激光光束的比例具有非線性效應，且aod可經驅動以將大部分入射的激光光束繞射成一階光束，從而使相對小部分的入射的激光光束保持于其他繞射階光束(例如，零階光束等)中。此外，所施加驅動信號的頻率可快速變化以掃描一階光束(例如，以便于對工件的不同區域進行處理)。因此，aod有利地并入至激光處理系統中以供在基于激光的材料處理領域中使用，以便在工件的處理(例如熔融、汽化、燒蝕、標記、開裂等)期間以可變方式使一階光束偏轉至工件上。
7、激光處理系統典型地包括一或多個光束捕集器以防止沿著零階光束路徑(及任何高階光束路徑)傳播的激光到達工件。因此，在激光處理系統內，射出aod?100的一級光束路徑能夠典型地被視為已在aod?100內旋轉或偏轉(例如，角度θd，在本文中亦被稱作「一級偏轉角度」)的光束路徑114。當aod?100經驅動以繞射入射的激光光束時，光束路徑114圍繞旋轉的軸(在本文中亦被稱作「旋轉軸」)與aod?100的繞射軸及aod?100內入射的激光光束沿著傳播的軸(在本文中亦被稱作「光軸」)正交。因此，aod?100使入射光束路徑114在含有(或在其他情況下大致上平行于)aod?100的繞射軸及aod?100內的光軸的平面(在本文中亦被稱作「偏轉平面」)內偏轉。aod?100可使光束路徑114在偏轉平面內偏轉所橫跨的空間范圍在本文中被稱作aod?100的「掃描場」。
8、激光處理系統可并入串聯排列的多個aod以使光束路徑114沿著兩個軸偏轉。例如，且參考圖2，第一aod?200及第二aod?202可經定向以使得其對應繞射軸(亦即，分別為第一繞射軸200a及第二繞射軸202a)垂直于彼此定向。在此實例中，第一aod?200可操作以使光束路徑114圍繞第一旋轉軸200b(例如，其與第一繞射軸200a正交)旋轉，因此使入射光束路徑114在第一偏轉平面(亦即，含有或在其他情況下大致上平行于第一繞射軸200a及第一aod?200內的光軸的平面)偏轉，其中第一偏轉平面與第一旋轉軸200b正交。同樣地，第二aod?202可操作以使光束路徑114圍繞第二旋轉軸202b(例如，其與第二繞射軸202a正交)旋轉，由此使入射光束路徑114在第二偏轉平面(亦即，含有或在其他情況下大致上平行于第二繞射軸202a及第二aod?202內的光軸的平面)偏轉，其中第二偏轉平面與第二旋轉軸202b正交。鑒于上文，第一aod?200及第二aod?202可集體地特征化為多軸「光束定位器」，且各自可選擇性地操作以使光束路徑114在二維掃描場204內偏轉。如應了解，二維范圍掃描場204可視為兩個一維掃描場的疊加：與第一aod?200關聯的第一一維掃描場及與第二aod?202關聯的第二一維掃描場。
9、視多軸光束定位器中所包括的aod的類型而定，可能需要使光的偏振面(亦即，電場在其中振蕩的平面)在由第一aod?200傳輸的一階光束路徑中旋轉。若使大部分入射的激光光束繞射成一階光束所需的rf驅動功率的量高度取決于經偏轉的激光的光束的偏振狀態，則旋轉偏振面將為所要的。此外，若多軸光束定位器中各aod包括由相同材料形成的ao介質102，且若各aod使用相同類型的聲波(例如，縱向模式聲波)來偏轉入射的激光光束，且若需要由第一aod?200傳輸的一階光束中的光的偏振狀態是線性的且相對于第二繞射軸202a定向在特定方向上，則類似地需要使第二aod?202傳輸的一階光束中的光的偏振狀態相對于第一aod?200傳輸的一階光束中的光的偏振狀態旋轉，就像第二aod?202方向相對于第一aod?200的方向旋轉一樣。因此，當本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種多軸光束定位器，其經操作以使激光所遵循的光束路徑沿著多個軸偏轉，所述光束定位器包含：
2.一種多軸光束定位器，其經操作以使激光所遵循的光束路徑沿著多個軸偏轉，所述光束定位器包含：
3.如權利要求1或2的光束定位器，其中
4.如權利要求1至3中任一項的光束定位器，其中所述第一聲光偏轉器及所述第二聲光偏轉器各包括由結晶鍺形成的聲光單元。
5.如權利要求4的光束定位器，其中所述第一聲光偏轉器的繞射軸至少實質上平行于所述第一聲光偏轉器的所述聲光單元的[111]晶軸。
6.如權利要求5的光束定位器，其中所述第一聲光偏轉器的繞射軸至少實質上垂直于所述第一聲光偏轉器的所述聲光單元的[111]晶軸。
7.如權利要求1至2和4至6中任一項的光束定位器，其中
8.如權利要求1至2和4至7中任一項的光束定位器，其中所述第二聲光偏轉器的繞射軸至少實質上平行于所述第二聲光偏轉器的所述聲光單元的[100]晶軸。
9.如權利要求1至8中任一項的光束定位器，其進一步包含熱耦接至所述第二聲光偏轉器的熱交換機構，
10.如權利要求9的光束定位器，其中所述熱交換機構經操作以將所述第二聲光偏轉器的所述聲光單元冷卻至低于250K的溫度。
11.如權利要求10的光束定位器，其中所述溫度低于200K。
12.如權利要求10或11的光束定位器，其中所述溫度高于10K。
13.如權利要求1至12中任一項的光束定位器，其進一步包含除濕器，所述除濕器經操作以防止環境濕氣在從由所述第一聲光偏轉器及所述第二聲光偏轉器組成的群中所選擇的至少一者的光學表面上冷凝。
14.如權利要求1至13中任一項的光束定位器，其中所述第二聲光偏轉器的相互作用長度與所述第一聲光偏轉器的相互作用長度相同。
15.如權利要求1至13中任一項的光束定位器，其中所述第二聲光偏轉器的相互作用長度不同于所述第一聲光偏轉器的相互作用長度。
16.如權利要求1至15中任一項的光束定位器，其中所述第一聲光偏轉器的所述聲光單元與所述第二聲光偏轉器的所述聲光單元進行光學接觸，使得所述第一聲光偏轉器及所述第二聲光偏轉器的所述聲光單元的光學接觸表面由等于或小于光的波長的距離間隔開，所述第一聲光偏轉器及所述第二聲光偏轉器可繞射于所述光的波長。
17.一種多軸光束定位器，其包含：
...【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種多軸光束定位器，其經操作以使激光所遵循的光束路徑沿著多個軸偏轉，所述光束定位器包含：
2.一種多軸光束定位器，其經操作以使激光所遵循的光束路徑沿著多個軸偏轉，所述光束定位器包含：
3.如權利要求1或2的光束定位器，其中
4.如權利要求1至3中任一項的光束定位器，其中所述第一聲光偏轉器及所述第二聲光偏轉器各包括由結晶鍺形成的聲光單元。
5.如權利要求4的光束定位器，其中所述第一聲光偏轉器的繞射軸至少實質上平行于所述第一聲光偏轉器的所述聲光單元的[111]晶軸。
6.如權利要求5的光束定位器，其中所述第一聲光偏轉器的繞射軸至少實質上垂直于所述第一聲光偏轉器的所述聲光單元的[111]晶軸。
7.如權利要求1至2和4至6中任一項的光束定位器，其中
8.如權利要求1至2和4至7中任一項的光束定位器，其中所述第二聲光偏轉器的繞射軸至少實質上平行于所述第二聲光偏轉器的所述聲光單元的[100]晶軸。
9.如權利要求1至8中任一項的光束定位器，其進一步包含熱耦接至所述第二聲光偏轉器的熱交換機構，其中所述熱交換機構經操作以自所述第二聲光偏轉器移除熱量。
10.如權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：詹姆斯·布魯克伊塞，杰恩·克雷能特，
申請(專利權)人：伊雷克托科學工業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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