一种输出组合环形光斑的光学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种输出组合环形光斑的光学系统，包括沿光路依次设置的反射式环形光斑整形单元和聚焦单元；其中，反射式环形光斑整形单元用于通过锥面反射镜来改变入射的平行高斯光束的光斑分布模式后，将光斑分布模式改变后的激光束出射到聚焦单元上；仅需要更换所述环形光斑整形单元中的锥面反射镜，即可得到不同组合环形光斑的输出；另外，锥面反射镜可以在金属材料上通过精密加工实现，可以加工多个不同锥度的组合锥面，实现多个不同环半径的组合环形光斑输出，每个锥面的宽度可按要求设计，实现环形光的能量可调，能够灵活满足不同的加工需求，而且可以在反射镜上设置水冷结构，镀高反膜，满足高功率的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种输出组合环形光斑的光学系统
本专利技术属于激光加工领域，更具体地，涉及一种输出组合环形光斑的光学系统。
技术介绍
普通的高斯光束能量分布是由中心向边缘递减的，大部分能量集中在中心区域。在激光加工领域，尤其是激光焊接、切割、熔覆等领域，普通高斯分布的激光过高的中心能量以及不足的边缘能量，使得加工质量、加工精度等受到了明显的限制。针对上述问题，目前常用的处理方法为将高斯分布的光斑变为环形光斑。与普通高斯分布的光斑相比，环形光斑的能量集中在边沿环带上，能量分布更为均匀，可以有效解决普通高斯分布的光斑在激光切割、焊接、熔覆时存在的断面不平整、飞溅过多等问题，显著提高激光加工产品的良品率。此外，为了更好地应对不同的应用场景需求，由基本的环形光斑衍生出了中心光斑加环形光斑等组合环形光斑。以激光焊接为例，中心的高能量密度光斑可以确保一个较深的熔深，而外环的环状光斑则可以扩宽匙孔，有效解决飞溅等问题。现有技术中，输出组合环形光斑的光学系统实现环形光斑和上述的点环形复合光斑的主要方法有如下几种：1、基于轴锥镜产生组合环形光斑，但由于锥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输出组合环形光斑的光学系统，其特征在于，包括沿光路依次设置的反射式环形光斑整形单元和聚焦单元；/n所述聚焦单元的中心位于所述反射式环形光斑整形单元出射光束的中心轴线上；/n所述反射式环形光斑整形单元包括锥面反射镜；所述反射式环形光斑整形单元用于通过锥面反射镜来改变入射的平行高斯光束的光斑分布模式后，将光斑分布模式改变后的激光束出射到所述聚焦单元上；其中，锥面反射镜的反射面的形状不同，锥面反射镜的类型不同，光斑分布模式也不同；/n所述聚焦单元用于对光斑分布模式改变后的激光束进行聚焦，从而得到组合环形光斑。/n

【技术特征摘要】
1.一种输出组合环形光斑的光学系统，其特征在于，包括沿光路依次设置的反射式环形光斑整形单元和聚焦单元；
所述聚焦单元的中心位于所述反射式环形光斑整形单元出射光束的中心轴线上；
所述反射式环形光斑整形单元包括锥面反射镜；所述反射式环形光斑整形单元用于通过锥面反射镜来改变入射的平行高斯光束的光斑分布模式后，将光斑分布模式改变后的激光束出射到所述聚焦单元上；其中，锥面反射镜的反射面的形状不同，锥面反射镜的类型不同，光斑分布模式也不同；
所述聚焦单元用于对光斑分布模式改变后的激光束进行聚焦，从而得到组合环形光斑。


2.根据权利要求1所述的输出组合环形光斑的光学系统，其特征在于，所述锥面反射镜的类型可以根据所需光斑分布模式进行灵活更换。


3.根据权利要求1所述的输出组合环形光斑的光学系统，其特征在于，所述锥面反射镜的反射面为圆锥面；其中，所述圆锥面为凸圆锥面或凹圆锥面。


4.根据权利要求1所述的输出组合环形光斑的光学系统，其特征在于，所述锥面反射镜的反射面包括中心部分和位于中心部分以外的外围部分；
其中，中心部分为圆锥面，且外围部分为环形平面；或者中心部分为圆形平面，且外围部分为圆锥环面；或者中心部分为圆锥面，且外围部分为多个不同锥度的圆锥环面的组合或者多个环形平面与多个不同锥度的圆锥环面的组合；或者中心部分为圆形平面，且外围部分为多个不同锥度的圆锥环面的组合或者多个环形平面与多个不同锥度的圆锥环面的组合；

【专利技术属性】
技术研发人员：秦应雄，邱昊天，昌思怡，龙宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42