專利名稱：用于多路激光刻劃機(jī)的光功率均衡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于多路激光刻劃機(jī)的光功率均衡器。
背景技術(shù)：
多路激光刻劃機(jī)廣泛應(yīng)用于激光打標(biāo)、激光刻劃、激光雕刻，是激光在 工業(yè)應(yīng)用中的一個(gè)重要方面，在國際激光產(chǎn)業(yè)中含有較大的比重，并呈上升 趨勢。但目前多路激光刻劃機(jī)中實(shí)施多路刻劃激光的光功率受制于多路刻劃 機(jī)中分光膜的參數(shù)，每路激光的光功率存在著較大的誤差。以四路激光刻劃機(jī)為例，其工作過程是由激光器發(fā)出一束激光，先后經(jīng)過三個(gè)分光率不同 的分光片和一個(gè)全反射棱鏡后，分為四束向下的平行光線，再經(jīng)過四個(gè)聚焦 透鏡會(huì)聚為四個(gè)點(diǎn)實(shí)施刻劃。由于分光片是通過鍍膜實(shí)現(xiàn)比例分光的，且每片分光的比例不一樣，分光片的最終分光比例與理i^i殳計(jì)值一般而言存在± 5%的誤差，這樣累計(jì)下來最后四束實(shí)施刻劃激光的光功率最大有± 10%的 誤差，即四束實(shí)施刻劃激光的光功率最大值與最小值之間最多可能有20%的 誤差。這樣在工業(yè)使用中會(huì)影響加工件的品質(zhì)，要想提高加工件的品質(zhì)必須 減小光功率不均衡問題。為了減小多路激光的光功率誤差，目前通用的做法是提高分光膜的質(zhì)量，這樣做不但提髙了成本而且仍無法大幅度減小多路實(shí)施刻劃激光功率的誤差。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于多路激光刻劃機(jī)的光功率均衡器，它可 使多路激光刻劃機(jī)中實(shí)施刻劃的多路激光的光功率達(dá)到均衡。本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)該用于多路激光刻劃機(jī)的光功率 均衡器由控制器、依次放置在多路激光刻劃機(jī)初始激光光路中的偏振控制 器、起偏器、分光片和在分光片反射光路中的光電探測器及依次放置在多路 激光刻劃機(jī)下行實(shí)施刻劃的每個(gè)激光光路中的偏振控制器、檢偏器、分光片 和在分光片反射光路中的光電探測器組成，放置在初始激光光路及每個(gè)下行 實(shí)施刻劃激光光路中的各分光片反射光路中的光電探測器輸出信號進(jìn)入控 制器，控制器輸出的控制信號發(fā)送給設(shè)置在初始激光光路及各個(gè)下行實(shí)施劃 機(jī)光路中的偏振控制器。本發(fā)明所提供的用于多路激光亥伐'J機(jī)的光功率均衡器工作原理如下以 下為說明方便，用N路激光刻劃機(jī)(N22)表示所說的多路激光刻劃機(jī)。在配置了本發(fā)明所提供光功率均衡器的多路激光刻劃機(jī)中，由激光器發(fā)出的初始激光經(jīng)過依次放置在N路激光刻劃機(jī)初始激光光路中的偏振控制器、起偏 器、分光片后，由設(shè)置在分光片反射光路中的光電探測器監(jiān)測固定偏振態(tài)的 激光光功率，并將所監(jiān)測的光功率信號輸送至控制器，控制器根據(jù)此信號發(fā) 出一個(gè)控制信號至設(shè)置在初始激光光路中的偏振控制器，使激光的偏振態(tài)與 該光路中的起偏器的偏振態(tài)保持一致，即使相對固定功率的激光的偏振態(tài)保 持在一定狀態(tài)。該偏振態(tài)保持在一定狀態(tài)的初始激光經(jīng)N路激光刻劃機(jī)原有 的N-l個(gè)分光片和一個(gè)全反射棱鏡后，形成N路平行實(shí)施刻劃的下行激光， 這N路平行實(shí)施刻劃的下行激光分別經(jīng)過依次放置在每個(gè)激光光路中的偏 振控制器、檢偏器、分光片后，由放置在每個(gè)下行激光光路中的分光片反射 光路中的光電探測器監(jiān)測各路實(shí)施刻劃的下行激光的光功率，并將監(jiān)測這些 光功率的信號輸送至控制器，控制器快速地識別出這些光功率中最小的一個(gè) 光功率值。根據(jù)線偏振光透過檢偏器以后，透射光的光強(qiáng)與線偏振光的光振 動(dòng)方向和檢偏器透振方向間夾角余弦的平方成正比的基本光學(xué)理論，控制器 以最小的光功率值為基礎(chǔ)，分別向放置在N路下行實(shí)施刻劃的激光光路中的 偏振控制器發(fā)出N個(gè)不同的模擬信號量，驅(qū)動(dòng)這些偏振控制器，控制每路激 光的偏振態(tài)角度發(fā)生一定量的改變，當(dāng)不同角度偏振態(tài)的激光經(jīng)過設(shè)置在每 路下行實(shí)施刻劃的激光光路中的檢偏器后，使N路下行實(shí)施刻劃的激光最終 光功率都靠近最小值，從而達(dá)到N路下行實(shí)施刻劃激光的光功率保持均衡， 然后相同光功率的N路下行激光經(jīng)過聚焦透鏡會(huì)聚為N個(gè)點(diǎn)實(shí)施刻劃，提 高了加工件的品質(zhì)。本發(fā)明所提供的用于多路辮光刻劃機(jī)的光功率均衡器根據(jù)線偏振光透 過檢偏器以后，透射光的光強(qiáng)與線偏振光的光振動(dòng)方向和檢偏器透振方向間 夾角余弦的平方成正比的基本光學(xué)原理，在多路激光刻劃機(jī)的初始激光光路 中依次放置了偏振控制器、起偏器、分光片和光電探測器，在下行實(shí)施刻劃 的每個(gè)激光光路中依次放置了偏振控制器、檢偏器、分光片和光電探測器， 由光電探測器監(jiān)測各路激光的光功率，并將這些監(jiān)測值送入控制器，由控制 器向各個(gè)激光光路中設(shè)置的偏振控制器輸送不同的模擬量信號，通過調(diào)節(jié)激 光的偏振態(tài)配合起偏器與檢偏器達(dá)到使刻劃機(jī)多路激光功率均衡的目的。克 服了以往激光刻劃機(jī)多路實(shí)施刻劃激光的光功率由分光膜的分光參數(shù)決定， 無法自動(dòng)調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)，在多路激光刻劃機(jī)上配置了本發(fā)明所提供的用于多路 激光刻劃機(jī)的光功率均衡器后，能自動(dòng)、快速地調(diào)節(jié)各路實(shí)施刻劃激光的偏 振態(tài)，達(dá)到多路激光功率均衡的目的，均衡后的各路實(shí)施刻劃激光功率的誤差很小，這樣不但保證了功率一致，而且使得使整臺(tái)激光刻劃機(jī)操作非常方便，從而提高了加工件的質(zhì)量。


圖1配置了本發(fā)明所提供光功率均衡器的四路激光刻劃機(jī)的結(jié)構(gòu)、光路 示意圖。圖中1、四路激光刻劃機(jī)中45。入射時(shí)反射率為l/4的分光片；2、 四路激光刻劃機(jī)中45°入射時(shí)反射率為1/3的分光片；3、 四路激光刻劃機(jī)中45°入射時(shí)反射率為1/2的分光片；4、 四路激光刻劃機(jī)中的全反射棱鏡；24、 25、 26、 27是四路激光刻劃機(jī)中的聚焦M^; 28是四路激光刻劃 機(jī)中的激光器。5、 6、 7、 8、 13是光功率均衡器中的偏振控制器；9、 10、 11、 12是光 功率均衡器中的檢偏器；14是光功率均衡器中的起偏器，15是光功率均衡 器中的控制器，16、 17、 18、 19、 29是光功率均衡器中的45°入射的分光片， 20、 21、 22、 23、 30是光功率均衡器中的光電探測器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖^^明本發(fā)明所提供的用于多路激光刻劃機(jī)的光功率均衡 器的實(shí)施。圖1是配置了本發(fā)明所提供用于多路激光刻劃機(jī)的光功率均衡器 的四路激光刻劃機(jī)結(jié)構(gòu)、光路示意圖。目前通用的四路激光刻劃機(jī)是由激光 器28、 45°入射時(shí)反射率為1/4的分光片1、 45°人射時(shí)反射率為1/3的分光 片2、 45°入射時(shí)反射率為1/2的分光片3、全反射棱鏡4，聚光透鏡24、 25、 26、 27構(gòu)成。其工作過程是激光器28發(fā)出一束激光，先后經(jīng)過分光片1、 2、 3和全反射棱鏡4形成四束向下的平行的激光，再經(jīng)過聚光透鏡24、 25、 26、 27會(huì)聚為四個(gè)點(diǎn)實(shí)施刻劃。圖1所示的四路激光刻劃機(jī)配置了由控制器 15，依次放置在初始激光光路中的偏振控制器13、起偏器14、分光片29和 在分光片29反射光路中的光電探測器30，依次放置在下行實(shí)施刻劃的四路 激光光路中的偏振控制器5、檢偏器9、分光片16，偏振控制器6、檢偏器 10、分光片17，偏振控制器7、檢偏器11、分光片18，偏振控制器8、檢偏 器12、分光片19和分別設(shè)置在分光片16、 17、 18、 19反射光路中的光電探 測器20、 21、 22、 23組成，光電探測器30、 20、 21、 22、 23的輸出接控制 器15的信號輸入端，控制器15的信號輸出接放置在初始激光光路及各個(gè)下 行實(shí)施刻劃激光光路中偏振控制器13、 5、 6、 7、 8的電控信號輸入端。其 工作原理是激光器28發(fā)出一束激光，經(jīng)偏振控制器13、起偏器14后，由分光片29按一定比例反射至設(shè)置在其反射光路上的光電探測器30，由光電 探測器30監(jiān)測該固定偏振態(tài)的激光光功率，光電探測器30的監(jiān)測信號P0 輸送給控制器15，控制器15分析處理后，向偏振控制器13發(fā)出一個(gè)模擬量 信號Vo控制偏振控制器13，使激光的偏振態(tài)與起偏器14保持一致，即使相 對固定功率的激光的偏振態(tài)保持在一個(gè)狀態(tài)，激光經(jīng)過分光片1、 2、 3和全 反射棱鏡4形成四束向下的平行的激光，這四束向下的平行的激光分別經(jīng)過 偏振控制器5、檢偏器9，偏振控制器6、檢偏器IO，偏振控制器7、檢偏器 11，偏振控制器8，檢偏器12后分別由分光片16、分光片17、分光片18、 分光片19按一定比例反射至設(shè)置在各自反射光路上的光電探測器20、 21、 22、 23，由光電探測器20、 21、 22、 23對這四路實(shí)施刻劃激光的光功率進(jìn) 行監(jiān)測，并將所監(jiān)測的光功率信號&、 P2、 P3、 P4輸送至控制器15，控制器 15快速地識別出這四路實(shí)施刻劃激光中光功率最小的一個(gè)光功率值，控制器 15以最小的一個(gè)光功率值為基礎(chǔ)，分別向偏振控制器5、 6、 7、 8發(fā)出四個(gè) 不同的模擬信號Vh V2、 V3、 V4，驅(qū)動(dòng)偏振控制器5、 6、 7、 8分別控制每 路激光的偏振態(tài)角度發(fā)生一定量的改變，這四路不同角度偏振態(tài)的激光經(jīng)過 檢偏器9、 10、 11、 12后，使四路向下實(shí)施刻劃的激光光功率達(dá)到一致，都 靠近最小的一個(gè)光功率值，然后這四路光功率相同的激光經(jīng)過聚焦透鏡24、 25、 26、 27會(huì)聚四個(gè)點(diǎn)實(shí)施刻劃，如最后發(fā)現(xiàn)四路實(shí)施刻劃的激光光功率同 時(shí)偏大或偏小，可以改變激光器28的輸出功率。該實(shí)施例中四路實(shí)施刻劃 的激光光功率誤差在±3%以內(nèi)，這樣不但保證了多路激光功率均衡，而且 整臺(tái)激光刻劃機(jī)操作非常方便，采用配置了本發(fā)明所提供光功率均衡器的四路激光刻劃機(jī)，可以使加工件的質(zhì)量提高很多。圖1戶;f示實(shí)施例中構(gòu)成用于多路激光刻劃機(jī)的光功率均衡器的控制器15采用可編程控制器，偏振控制 器13、 5、 6、 7、 8采用電控偏振控制器，偏振控制器上的偏振分光片采用 磁光晶體片；起偏器14、檢偏器9、 10、 11、 12采用雙折射晶體；分光片 29、 16、 17、 18、 19采用45°入射、分光比例為1一3%的鍍膜玻璃；光電探 測器30、 20、 21、 22、 23采用砷化鎵光電二極管。本發(fā)明所提供的用于多 路激光刻劃機(jī)的光功率均衡器中的控制器還可采用單片機(jī)，設(shè)置在初始激光 光路和下行實(shí)施刻劃的各個(gè)激光光路中的偏振控制器采用電控偏振控制器， 其上的偏振分光片可以采用晶片、光電陶瓷片或磁光晶體片，設(shè)置在初始激 光光路的起偏器和下行實(shí)施刻劃的各個(gè)激光光路中的檢偏器可以采用雙折 射晶體、晶體棱鏡或者鍍膜晶片，用來監(jiān)測初始激光光路光功率和下行實(shí)施 刻劃的各個(gè)激光光路光功率的光電探測器可用光電二極管或光敏二極管。
權(quán)利要求
1. 一種用于多路激光刻劃機(jī)的光功率均衡器，其特征在于由控制器、依次放置在多路激光刻劃機(jī)初始激光光路中的偏振控制器、起偏器、分光片和在分光片反射光路中的光電探測器及依次放置在多路激光刻劃機(jī)下行實(shí)施刻劃的每個(gè)激光光路中的偏振控制器、檢偏器、分光片和在分光片反射光路中的光電探測器組成，放置在初始激光光路及每個(gè)下行實(shí)施刻劃激光光路中的各分光片反射光路中的光電探測器輸出信號進(jìn)入控制器，控制器的輸出信號發(fā)送給設(shè)置在初始激光光路及各個(gè)下行實(shí)施刻劃光路中的偏振控制器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多路激光刻劃機(jī)的光功率均衡器，其特 征在于所述的放置在多路激光刻劃機(jī)初始激光光路中和下行實(shí)施刻劃的每 個(gè)激光光路中的偏振控制器中偏振分光片可以采用晶片、光電陶瓷片或磁光 晶體片。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于多路激光刻劃機(jī)的光功率均衡器， 其特征在于所述的放置在多路激光刻劃機(jī)初始激光光路中的起偏器和下行 實(shí)施刻劃的每個(gè)激光光路中的檢偏器可以采用雙折射晶體、晶體棱鏡或者鍍 膜晶片。
全文摘要
本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于多路激光刻劃機(jī)的光功率均衡器。由控制器、依次放置在多路激光刻劃機(jī)初始激光光路中的偏振控制器、起偏器、分光片和在分光片反射光路中的光電探測器及依次放置在多路激光刻劃機(jī)下行實(shí)施刻劃的每個(gè)激光光路中的偏振控制器、檢偏器、分光片和在分光片反射光路中的光電探測器組成，由各激光光路中的光電探測器監(jiān)測各激光光路的光功率，并把監(jiān)測信號輸給控制器，控制器向放置在初始激光光路及各個(gè)下行實(shí)施劃機(jī)光路中偏振控制器發(fā)送不同的模擬控制信號，通過調(diào)節(jié)激光的偏振態(tài)配合起偏器與檢偏器達(dá)到使刻劃機(jī)多路激光功率均衡的目的。
文檔編號G02F1/01GK101271204SQ20081001583
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月24日
發(fā)明者孫嵩泉, 寧海洋, 章新良, 陳良范 申請人:蚌埠市普樂新能源有限公司