一种近垂直入射的双点光斑光学系统技术方案

本实用新型专利技术揭示了一种近垂直入射的双点光斑光学系统，其包括沿光轴同轴设置的准直镜、负角棱镜、柱面镜以及聚焦镜，单光束经过所述准直镜处理形成准直平行光束，然后经过所述负角棱镜分成两束向外扩张的双光束，再经过所述柱面镜改变双光束形成的光斑形状，再经过所述聚焦镜将双光束近垂直的聚焦到靶平面上形成设定形状大小的两个光斑。本实用新型专利技术能够有效的将激光光束分为两束独立而且近垂直于工件表面的入射光，且能在工件表面形成的双点光斑可根据需求灵活调节其大小、形状。

【技术实现步骤摘要】
一种近垂直入射的双点光斑光学系统
本技术属于激光焊接
，特别是涉及一种近垂直入射的双点光斑光学系统。
技术介绍
激光焊接领域中经常需要保证焊接域的均匀、稳定，特别是在半导体焊接头领域，要对一个加工件进行能量可调、同光斑大小、同时域焊接。由于焊接领域中经常会使用一些工装夹具，这使得双方形光斑的光线入射必须近似垂直入射，且能满足能量可调的工况需要。现有的光学方案中有两种：第一种使用分光镜分光，然后聚焦成两个圆形光斑；第二种方案为棱镜+柱面镜的方案，然后聚焦成两个光斑；方案一的缺点是体积过大，方案二的缺点是入射双光束交叉分布，射出的双光束之间留有很少的空间来布局其他部件，如保护气体吹气装置、收纳并固定夹持工件的工装夹具均无法更好的设置，影响焊接效果。因此，有必要提供一种新的近垂直入射的双点光斑光学系统来解决上述问题。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种近垂直入射的双点光斑光学系统，能够有效的将激光光束分为两束独立而且近垂直于工件表面的入射光，且能在工件表面形成的双点光斑可根据需求灵活调节其大小、形状。本技术通过如下技术方案实现上述目的：一种近垂直入射的双点光斑光学系统，其包括沿光轴同轴设置的准直镜、负角棱镜、柱面镜以及聚焦镜，单光束经过所述准直镜处理形成准直平行光束，然后经过所述负角棱镜分成两束向外扩张的双光束，再经过所述柱面镜改变双光束形成的光斑形状，再经过所述聚焦镜将双光束近垂直的聚焦到靶平面上形成设定形状大小的两个光斑。进一步的，还包括位于所述聚焦镜后面的保护镜片。进一步的，所述负角棱镜在所述准直镜与所述柱面镜之间的位置可轴向调节设置，实现对入射光斑能量的调节。进一步的，所述负角棱镜的母线与所述柱面镜的母线相互平行。进一步的，所述负角棱镜的负角面朝向所述准直镜一侧设置。与现有技术相比，本技术一种近垂直入射的双点光斑光学系统的有益效果在于：通过采用负角棱镜，将单束光分成两个外扩光束，有效的避免了现有技术中的正角棱镜产生的交叉光束带来的不良影响，方便工装夹具的设计；通过改变负角棱镜的角度、柱面镜与聚焦镜的焦距可以改变光斑形状、大小、以及工作距离，如方形光斑、圆形光斑、半圆形光斑、一字形光斑等，可以满足更多的焊接工艺需求，工作距离的调整可以使得双光束的入射角与靶平面近似垂直，有益于实现体积小且高能量的光斑；且通过轴向调节负角棱镜的位置，可以调节入射到工件表面的光斑能量，使得光斑能量更加集中且可调。【附图说明】图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的光斑设计效果示意图之一；图3为本技术的光斑设计效果示意图之二；图中数字表示：100近垂直入射的双点光斑光学系统；1准直镜；2负角棱镜；3柱面镜；4聚焦镜；5保护镜片。【具体实施方式】实施例：请参照图1-图3，本实施例一种近垂直入射的双点光斑光学系统100，其沿光轴依次包括准直镜1、负角棱镜2、柱面镜3、聚焦镜4以及保护镜片5，各光学元件同轴设置。所述准直镜1用于对激光光束进行准直形成平行光束；所述负角棱镜2将准直光束分成以光轴为对称轴向外扩张的两束光，所述柱面镜3用于在单一方向上改变光斑的形状，所述聚焦镜4用于确定光学系统的工作距离以及光斑大小，并将两束光聚焦在工件表面形成两个光斑，所述保护镜5用于防止返渣以及提升透镜组的使用寿命。负角棱镜2可沿光轴方向进行调节，这样可对入射光斑的能量进行分配调节。负角棱镜2的母线与柱面镜3的母线相互平行。负角棱镜2的负角面朝向准直镜1一侧设置。本实施例一种近垂直入射的双点光斑光学系统100在工作时，激光光束经过准直镜1形成准直平行光束，然后经过负角棱镜2分为两束外扩张的光束，然后经过柱面镜3改变光束成型光斑的形状，在通过聚焦镜4将两束光束聚焦到工件表面形成两个设定形状的光斑，最后通过保护镜片5射至工件表面。本实施例一种近垂直入射的双点光斑光学系统100通过采用负角棱镜，将单束光分成两个外扩光束，有效的避免了现有技术中的正角棱镜产生的交叉光束带来的不良影响，方便工装夹具的设计；通过改变负角棱镜的角度、柱面镜与聚焦镜的焦距可以改变光斑形状、大小、以及工作距离，如方形光斑、椭圆形光斑、半圆形光斑、双线形光斑等，可以满足更多的焊接工艺需求，工作距离的调整可以使得双光束的入射角与靶平面近似垂直，有益于实现体积小且高能量的光斑；且通过轴向调节负角棱镜的位置，可以调节入射到工件表面的光斑能量，使得光斑能量更加集中且可调。以上所述的仅是本技术的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近垂直入射的双点光斑光学系统，其特征在于：其包括沿光轴同轴设置的准直镜、负角棱镜、柱面镜以及聚焦镜，单光束经过所述准直镜处理形成准直平行光束，然后经过所述负角棱镜分成两束向外扩张的双光束，再经过所述柱面镜改变双光束形成的光斑形状，再经过所述聚焦镜将双光束近垂直的聚焦到靶平面上形成设定形状大小的两个光斑。/n

【技术特征摘要】
1.一种近垂直入射的双点光斑光学系统，其特征在于：其包括沿光轴同轴设置的准直镜、负角棱镜、柱面镜以及聚焦镜，单光束经过所述准直镜处理形成准直平行光束，然后经过所述负角棱镜分成两束向外扩张的双光束，再经过所述柱面镜改变双光束形成的光斑形状，再经过所述聚焦镜将双光束近垂直的聚焦到靶平面上形成设定形状大小的两个光斑。


2.如权利要求1所述的近垂直入射的双点光斑光学系统，其特征在于：还包括位于所述聚焦镜后面的保护镜片。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勋武，陈进，刘德军，
申请(专利权)人：苏州迅镭激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32