光束转储 Beam dumps

2022-10-18 14:41:48 浏览:212

定义

阻挡和吸收光束的装置。

在各种情况下,一个人有光束,通常是激光束,无论是暂时还是总是不需要的,因此需要被阻挡 - 例如,出于激光安全的原因。 为此,可以使用某种可以安全地吸收光功率的光束转储。 与光束百叶窗相比,光束转储不能停用 - 要再次释放光束,需要移除设备。

需要光束转储的一些典型情况:

  • 当某种泵浦激光器将光束发送到另一个设备(例如,钛蓝宝石激光器或OPO)时,需要在没有泵浦灯的情况下临时工作(例如清洁一些镜子),可以在设备之间插入光束转储(而不是关闭泵浦激光器)。
  • 可能需要永久阻挡由寄生反射或透射产生的光束。 例如,由于高循环腔内功率,即使是高反射镜在高功率激光器中也可能传输大量的光功率。 这种寄生束可能会导致激光危险或其他问题,例如加热某些激光反射镜的支架,从而导致热引起的错位。
  • 一些光学设备会产生不需要的光束。 例如,可能需要倾倒声光偏转器的非衍射光束或可变光衰减器中偏振器的输出之一。
  • 通过光束倾倒和可移动镜的组合,可以实现一种非常高功率水平的光束快门,可以将其移动到光束中以将其发送到转储。

光束转储的功能和类型

光束转储的最基本功能可能是避免任何光在其常规路径上传输。 仅通过一个简单的光束块就可以实现这一目的 - 例如,带有黑色涂层(吸收涂层,例如阳极氧化铝)的金属部件,可能还有一些冷却手指。 这些零件通常是自制的。

强烈抑制散射光需要更精细的设计。

在某些情况下,强烈抑制任何反射和背散射光也很重要。 例如,即使是来自千瓦激光束的最小比例的散射光也可能在激光安全性方面存在问题。 简单的光束阻挡器可能还不够。 因此,已经开发了各种具有更复杂的设置的光束陷阱。 例如,可以有一个圆锥形的黑色部分,光束被发送到其中。 尽管有吸收涂层,但大多数被反射或散射的光到达黑锥体的其他部分。 此外,在锥体前面可以放置某种空腔或管子,里面也是黑色的。 这种优化的光学陷阱几乎没有向光源发送光,至少在指定的工作波长范围内工作时是这样。

功率处理

与高功率激光束一起使用的光束转储必须耗散大量功率,这些功率会转化为热量。

对于高达几瓦的功率,通常将某种冷却手指连接到吸收器就足够了,它可以通过空气对流和热辐射释放热量。 但请注意,光束倾倒在运行过程中会变得相当热——有时会达到 100 °C 以上的温度。

风扇冷却设备可以消耗大幅增加的功率(有时数百瓦)。 可能的缺点是,除了成本较高之外,还可能造成干扰气流和振动,并且需要电源。

对于更高的功率(例如,几千瓦),有水冷光束倾倒。 当然,它们的操作涉及额外的要求,例如提供冷却水,安全避免任何漏水等。

在极端情况下,吸收需要分布在更大的体积上。 一种可能的解决方案是吸收水箱中的光,并添加物质以获得适量的吸收。

即使平均功率在允许范围内,高能脉冲也可能损坏倾倒的光束!

在任何情况下,不应将高功率光束发送到光束半径太小的光束转储中,这会导致光学强度过高。 对于从调Q激光器获得的高能脉冲光束尤其如此。 这种脉冲可能导致吸收材料烧蚀或其他类型的降解。 因此,光束倾倒的规格可能包含对允许通量的限制(以 J/cm2  为单位) 的脉冲,以及平均功率的限制。

安装

永久需要的光束倾倒通常应刚性地固定在光学装置中,例如使用螺钉。 从光束倾倒器获得一些热流到底板也可能有所帮助。 在其他情况下,可能不需要加热底板(例如,如果热膨胀导致敏感设置错位);然后可能需要使用最小化热传导的安装座。

例如,对于仅临时使用的其他光束转储,使用磁性安装座可能更方便。

光学器件

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