光束百叶窗 Beam shutters

2023-02-07 09:21:12 浏览:177

定义

用于阻挡或释放光束的装置。

如果在某些时候不需要激光束,原则上可以关闭激光。 然而,这并不总是实际的;特别是高功率激光器通常设计为连续运行更长的时间,并且在达到全部性能之前需要一些预热时间。 因此,人们经常在需要时使用光束快门来阻挡光束。

光束百叶窗通常通过插入或移除吸收或反射叶片来中断或释放光束。 这个过程可以手动控制,但通常有一个用于远程控制和/或自动操作的机电致动器。 例如,光束百叶窗通常连接到激光安全联锁装置,以避免激光危险,例如在打开激光外壳时。 对于故障安全操作,可以制造一个快门装置,使其在其控制信号消失时自动关闭 - 例如,只需使用弹簧或基于重力。 应通过适当的设计将干扰风险降至最低。

切换时间可能相差很大——通常为 10 ms 左右,但有时远低于 1 ms。 对于激光安全应用,通常不需要特别快速的开关。 一个更重要的方面是阻挡光束的可靠性。

在开放状态下,光束快门应该对激光束完全没有影响,假设其开放孔径足以容纳光束。 在闭合状态下,整个激光功率应安全消散,而不会引起反射回激光或明显的杂散光。

还有带有多个叶片的隔膜光束百叶窗,其开口从光束的中心开始,而不是从侧面开始。 快门打开的程度可以改变,例如用于调整照明水平。

在某些情况下,可以使用没有移动部件的快门装置 - 例如,基于液晶调制器的电控光衰减器 这种设备与常规光束百叶窗有很大不同。 例如,它们可能无法提供完全传输或完全阻塞,其操作依赖于极化,并且功率处理能力有限。 本文重点介绍带有移动部件的光束百叶窗。

与光学斩波器的比较

与光学斩波器相比,激光束快门通常不定期运行,仅用于低开关频率(例如高达 10 Hz)和其生命周期内适量的开关周期。 例如,激光安全光束快门每天只能激活几次。 然而,一些光束百叶窗在其使用寿命内设计用于数百万次开关周期。

功率处理

光束百叶窗通常设计为承受大量的激光功率。 对于具有中等光功率(例如高达几瓦)的激光器,光束快门可能只包含一个坚固的吸收器。 对于更高的功率水平,它可能包含一个可移动的镜子,用于将光束引导到光束倾倒场中,该光束转储可以是风扇冷却或水冷的。 在某些情况下,应该与安装百叶窗的底板保持良好的热接触。

在关闭状态下(或在这种情况下长时间)以过高的光功率操作使快门过热可能会导致永久性损坏或关闭机制暂时失效。

在任何情况下,不应将具有显着光功率的激光束发送到光束半径太小的光束快门中,否则可能会损坏吸收器。

电子控制器

激光束快门通常与合适的电子控制器一起提供。 控制器可能需要提供一定的电压用于开关,但只有明显较低的电压(和电流)用于保持快门打开。 该功能不仅可以限制执行器的加热和功耗,还可以更快地关闭。

有带有前面板的独立控制器,用于与用户交互;其他的则作为OEM激光模块集成到其他设备中。 快门驱动器也可以包含在激光联锁装置中。

附加功能

控制器通常允许使用前面板上的按钮进行手动触发。 有些可以编程,例如以精确的定时产生某些打开/关闭序列。

钥匙开关可用于确保只有拥有钥匙的授权人员才能打开光束路径。

某些设备具有数字接口,例如TTL,USB或RS-232类型。 在USB的情况下,有时也可以以这种方式获得电力,因此不需要单独的电源线和适配器。 接收到的输入信号不仅可以直接打开或关闭快门,还可以触发预编程的操作序列,或对此类序列进行编程。 还可以有一个返回通道,例如用于检查设备的状态。

可能存在额外的安全联锁输入,通过该输入可以通过常规控制信号阻止开口。

一些激光束百叶窗包含一个电子传感器,用于检查快门是否真正打开或关闭。 这对于检测缺陷非常有用,否则可能会产生危险的后果。 当检测到此类缺陷时,控制器可以向用户发出警告和/或将信号传输到其他设备。

光学器件

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