一种高能量利用率高均匀性的光束整形控制方法技术

本发明专利技术公开了一种高能量利用率高均匀性的光束整形控制方法，生成以闪耀光栅为背景的纯黑掩模全息图；纯黑掩模内部加载中间灰度级高四周灰度级逐渐降低的正交光栅，获得混合全息图；将混合全息图加载到空间光调制器上，电脑控制激光器输出激光入射空间光调制器中；通过光阑去正1阶光；光束再经过分束镜分别进入CCD相机和3轴加工平台。本发明专利技术操作方便，使用灵活；可以按照目标需要制作不同尺寸不同形状的大掩模全息图；方便改变需要整形的光斑形状及尺寸，将高斯光整形为平顶光。将高斯光整形为平顶光。将高斯光整形为平顶光。

【技术实现步骤摘要】
一种高能量利用率高均匀性的光束整形控制方法


[0001]本专利技术属于激光控制
，涉及到高斯光束整形的调控，具体涉及到一种高能量利用率高均匀性的光束整形控制方法。

技术介绍

[0002]激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大专利技术，它具有单色性和相干性好、方向性强、亮度高等特点，其被广泛的应用到加工、通讯、医疗、军事等方面，给我们的生活带来极大的帮助与便利。
[0003]激光光束能量通常呈高斯分布，这种高斯分布通常具有较窄的束腰，这种高斯光在束腰部分的能量分布较为密集。在激光加工、精密测量、生物医学等
，通常由于其较高密度的能量分布引起了工艺的精度低，效率低等问题，尤其是在激光加工这一领域，这种不均匀的光斑分布会使得一些精密的加工无法达到其期望值。
[0004]因此，已有研究人员将高斯光转化为能量分布均匀的平顶光，但由于目前已研发出来的平顶光束都具有光斑整形区域较小这一重大缺点，导致能量利用率过低，因此对激光器功率需求过高，为解决这一重大问题，研发了一种高能量利用率高均匀性的光束整形控制方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种高能量利用率高均匀性的光束整形控制方法，解决高能量利用率这一关键问题。
[0006]本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种高能量利用率高均匀性的光束整形控制方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：生成以闪耀光栅为背景的纯黑掩模全息图；<br/>[0009]步骤2：将步骤1得到的纯黑掩模全息图的纯黑掩模内部加载中间灰度级高四周灰度级逐渐降低的正交光栅，获得混合全息图；
[0010]步骤3：将步骤2得到的混合全息图加载到空间光调制器上，电脑控制激光器输出激光，输出激光再依次通过1/2波片、电子快门后入射空间光调制器中；
[0011]步骤4：空间光调制器的输出光束通过第一透镜后在第一透镜后的焦点处聚焦，光阑放置在上述聚焦的焦点上，聚焦后的光束经过分束镜后，一束通过第二透镜后进入CCD相机；另一束通过第三透镜后作用在3轴加工平台。
[0012]一种高能量利用率高均匀性的光束整形控制方法，还包括以下步骤：
[0013]步骤5：通过调节闪耀光栅的周期来改变闪耀角，进而调节空间光调制器的输出光束的光斑边缘；
[0014]通过调节纯黑掩模直径与形状，进而调节空间光调制器的输出光束的光斑的大小和形状；
[0015]通过调节正交光栅的周期，使得衍射光在对整形光束的影响最小，且衍射效率最
大；
[0016]通过调节正交光栅的灰度等级，获得对应的平顶光。
[0017]如上所述的步骤3中，通过调节混合全息图输入到空间光调制器的位置，使空间光调制器输光光斑中心对应混合全息图的中心。
[0018]如上所述的步骤3中，输出激光依次通过1/2波片、电子快门后以小于10 度的入射角入射空间光调制器中。
[0019]与现有技术相比，本专利技术方法具有以下优点：
[0020](1)、空间光调制器操作方便，使用灵活；
[0021](2)、本专利技术方法利用算法制作混合全息图，按照目标需要制作不同尺寸不同形状的大掩模全息图，使得混合全息图的制作变得较为方便。
[0022](4)、本专利技术方法利用空间光调制器可以加载相应的混合全息图，可以在实验过程中，通过不断的改变混合全息图从而改变需要整形的光斑形状及尺寸。
[0023](5)、本专利技术方法利用掩模内部渐变灰度等级的正交光栅，根据是是利用由于不同灰度等级的正交光栅其0级占比不一样，因此渐变灰度等级的正交光栅可以将高斯光整形为平顶光。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例的混合全息图；
[0025]图2为本专利技术实施例的光路系统图；
[0026]图3为本专利技术实施例的不同灰度等级零级光能量占比图。
[0027]Laser
‑
激光器；1/2plate
‑
1/2波片；shutter
‑
电子快门；Mirror1
‑
第一反射镜；Mirror2
‑
第二反射镜；SLM
‑
空间光调制器；Mirror3
‑
第三反射镜；Mirror4
‑ꢀ
第四反射镜；lens1
‑
第一透镜；Mirror5
‑
第五反射镜；Split
‑
光阑；Pick
‑
off
‑ꢀ
分束镜；Mirror6
‑
第六反射镜；lens2
‑
第二透镜；lens3
‑
第三透镜；CCD
‑
CCD相机；3
‑
axis Stage
‑
3轴加工平台；PC
‑
电脑。A
’‑
第一分束光路；A
”‑
第二分束光路。
具体实施方式
[0028]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]本专利技术提供的一种高能量利用率高均匀性的光束整形控制方法，包括闪耀光栅背景和渐变灰度等级的正交光栅掩模组合而成的混合全息图、空间光调制器 (SLM)、光阑、轮廓分析仪(CCD相机)及电脑。所述的闪耀光栅，在光束经过闪耀光栅时，可将光束分成0级与+1级，最终保留0级光进行整形；所述的掩模，在光束经过掩模时，会按照掩模的大小和形状，反射出期望的光斑尺寸及形状；所述的渐变灰度的正交光栅，在光束经过渐变灰度的正交光栅时，由于不同灰度等级的正交光栅其0级能量占比不一样，因此渐变灰度等级的正交光栅可以将高斯光整形为平顶光。
[0030]电脑用于连接空间光调制器和CCD相机，以控制空间光调制器和CCD相机的工作。
[0031]实施例1中CCD相机采集的图像会展现在电脑上，通过在电脑中观察得到的能量利
用率以及光束均匀性结果，可以实施设计全息图并且调节光斑尺寸、位置、形状从而实验更优的整形效果.
[0032]本专利技术提供的一种高能量利用率高均匀性的光束整形控制方法，包括以下步骤：
[0033]步骤1：生成以闪耀光栅为背景的纯黑掩模全息图，此闪耀光栅的作用是为了将零阶光与正1阶光分开，利用光阑只保留零阶光，纯黑掩模的作用是利用光的反射原理得到期望尺寸及形状的光斑。
[0034]步骤2：将步骤1得到的纯黑掩模全息图的纯黑掩模内部加载中间灰度级高四周灰度级逐渐降低的一种渐变灰度等级的正交光栅，制作成一个混合全息图，由图3所示，由于不同灰度等级的正交光栅其0级占比不一样，因此渐变灰度等级的正交光栅可以将高斯光整形为平顶光。
[0035]步骤3：将步骤2得到的混合全息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高能量利用率高均匀性的光束整形控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：生成以闪耀光栅为背景的纯黑掩模全息图；步骤2：将步骤1得到的纯黑掩模全息图的纯黑掩模内部加载中间灰度级高四周灰度级逐渐降低的正交光栅，获得混合全息图；步骤3：将步骤2得到的混合全息图加载到空间光调制器上，电脑控制激光器输出激光，输出激光再依次通过1/2波片、电子快门后入射空间光调制器中；步骤4：空间光调制器的输出光束通过第一透镜后在第一透镜后的焦点处聚焦，光阑放置在上述聚焦的焦点上，聚焦后的光束经过分束镜后，一束通过第二透镜后进入CCD相机；另一束通过第三透镜后作用在3轴加工平台。2.根据权利要求1所述的一种高能量利用率高均匀性的光束整形控制方法，其特征在于，还包括以下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟中生，操文泽，刘顿，吕清花，王选择，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：