锥透镜激光整形装置和锥透镜激光整形方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种锥透镜激光整形装置和锥透镜激光整形方法，本发明专利技术涉及激光整形技术领域。本发明专利技术的锥透镜激光整形装置包括激光器，锥透镜，所述锥透镜包括液晶透镜元件和电压驱动电路，所述液晶透镜元件包括电极和液晶层；所述电压驱动电路用于为液晶透镜元件提供可调的驱动电压。本发明专利技术的液晶透镜激光整形方法使激光光束通过所述锥透镜产生贝塞尔，通过调整驱动电压来快速调整贝塞尔光束的焦深和最大无衍射距离。本发明专利技术可以实时地调整贝塞尔光束的焦深和最大无衍射距离，还可以获得比现有技术的液晶锥透镜更小的最小底角，从而使产生的贝塞尔光束的最大无衍射距离更长。生的贝塞尔光束的最大无衍射距离更长。生的贝塞尔光束的最大无衍射距离更长。

【技术实现步骤摘要】
锥透镜激光整形装置和锥透镜激光整形方法


[0001]本专利技术涉透镜
和激光整形
，尤其涉及一种锥透镜激光整形装置和锥透镜激光整形方法。

技术介绍

[0002]贝塞尔光束是指横截面上光强沿径向满足第一类贝塞尔函数(First
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kind Bessel function)的一类光，最早由美国罗切斯特大学Drunin等人在1987年首次提出。理想的贝塞尔光束一般由多层圆环(圆筒)状结构组成，且每一层圆环所包含的激光能量均相等。普通的高斯光束的光强只是在焦点附近有限的瑞利长度范围内比较集中，而在沿光束传播方向的剖面上，贝塞尔光束的光强在横截面上的分布并不随着传播距离而发生变化，这一特性被称之为贝塞尔光束的无衍射特性，这也是贝塞尔光束区别于高斯光束的最大特点。贝塞尔光束的另一个特点是如果其中心光束遇到障碍物时，外围的光会在障碍物之后“修复”中心光束的缺失，对于传统的光学显微镜而言，光的衍射性质则是限制光学分辨率的瓶颈，传统高斯波形的脉冲光在经过光学元件和样品时存在一定的衍射现象，因此导致光学分辨率降低，而采用贝塞尔光后则会很好的抑制光的衍射，从而提显微成像高分辨率，此外轴透镜能够获得贝塞尔光束，进而实现长焦深小光斑高功率峰值能量分布。因此现有技术常常通过对激光器产生发出的高斯光束进行整形的方法获得贝塞尔光束。
[0003]现在技术产生贝塞尔光束的方法包括以下几种：
[0004]1.利用在传统会聚透镜后焦面加入一个带环形通光孔径的光阑产生贝塞尔光束，采用前述方式的焦深没有传统锥透镜焦深大。
[0005]2.利用空间光调制器产生贝塞尔光束，采用前述方式的成本高，调制函数复杂。
[0006]3.利用TAG lens产生贝塞尔光束；采用前述方式无法方便快捷的改变锥透镜的最小底角。
[0007]实际应用中较为普遍的产生方式是将激光器输出的高斯光束通过一个锥透镜生成贝塞尔光束，这种方法产生的贝塞尔光束一般称之为高斯
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贝塞尔光束，简称为贝塞尔光束。由于贝塞尔光束的无衍射性和自修复性，使其在激光整形领域有着重要的应用，在具体应用时常常需要根据实际需要快速，实时的调整贝塞尔光束的最大无衍射距离以及焦深，例如在激光加工领域需要根据激光功率大小与样品材料特性来调整激光的焦深。然而使用现有技术的锥透镜产生贝塞尔光束时，由于贝塞尔
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高斯光束的最大无衍射距离与锥透镜的最小底角成反比，而传统的锥透镜在制造完成后其最小底角就已经固定，没法改变，因此由锥透镜产生的贝塞尔
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高斯光束的最大无衍射距离和焦深也随之固定，无法实现方便，快捷，实时地调整，使贝塞尔
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高斯光束应用的范围受到了极大的限制。并且由于传统的锥透镜由于工艺的限制，锥透镜的最小底角受到限制，这严重限制了所产生的贝塞尔
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高斯光束的最大无衍射距离。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术提供一种锥透镜激光整形装置和锥透镜激光整形方法来解决现有激光整形技术中采用透镜的产生的贝塞尔
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高斯光束的最大无衍射距离较短，以及最大无衍射距离和聚焦深度无法方便，快捷，实时调整的问题。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术的实施例通过以下技术方案来实现：
[0010]第一方面，本专利技术一种锥透镜激光整形装置，包括：
[0011]锥透镜，用于利用所述激光产生贝塞尔光束；
[0012]还包括激光器，用于发射激光；
[0013]所述锥透镜包括液晶透镜元件和电压驱动电路，所述液晶透镜元件包括电极和液晶层；
[0014]所述电极包括第一电极和第二电极，所述第二电极为圆孔状电极；
[0015]所述液晶层位于第一电极和第二电极之间；
[0016]在沿第一电极的平面的法向方向上，所述第一电极与第二电极之间的距离为0.1mm至0.7mm；
[0017]所述电压驱动电路用于为液晶透镜元件提供可调的驱动电压，所述驱动电压包括第一驱动电压v1，所述第一驱动电压v1为第一电极与第二电极之间的电压。
[0018]优选的，在沿第一电极的平面的法向方向上，所述第一电极与第二电极之间的距离为0.2mm至0.5mm；所述第一驱动电压v1的范围为0V至35V。
[0019]第三方面，本专利技术提供一种锥透镜激光整形装置，包括：
[0020]激光器，用于发射激光；
[0021]锥透镜，用于利用所述激光产生贝塞尔光束；
[0022]其特征在于，所述锥透镜包括液晶透镜元件和电压驱动电路，所述液晶透镜元件包括电极和液晶层；
[0023]所述电极包括第一电极和第二电极，所述第二电极为圆孔状电极；
[0024]所述液晶层位于第一电极和第二电极之间；
[0025]所述电极还包括第三电极，所述第二电极位于第一电极和第三电极之间，所述液晶层位于第一电极和第二电极之间，在沿第一电极的平面的法向方向上，所述第一电极与第二电极之间的距离为d1，所述第二电极的与第三电极之间的距离为d2，其中0≤d2≤0.4，d2/2+0.3≤d1≤
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d2/2+0.7，其中d1和d2的单位为mm；
[0026]所述电极用于接收第一驱动电压v1和第二驱动电压v2，所述第一驱动电压v1为第一电极与第二电极之间的电压，所述第二驱动电压v2为第二电极和第三电极之间的电压。
[0027]优选的，其中v1和v2满足：0≤v2≤40，0≤v1≤3
×
v2/4+30，其中v1和v2的单位为V。
[0028]优选的，锥透镜激光整形装置还包括驱动控制电路，所述驱动控制电路用于接收驱动电压的值，并控制驱动电路按照接收的电压值输出相应的驱动电压。
[0029]优选的，所述激光整形装置还包括最大无衍射距离转换模块，所述最大无衍射距离转换模块用于接收最大无衍射距离，所述最大无衍射距离转换模块将接收的最大无衍射距离转换为对应的驱动电压的值，并将该驱动电压的值发送给驱动控制电路。
[0030]优选的，所述最大无衍射距离转换转模块包括驱动电压查询单元，所述驱动电压
查询单元用于根据映射表查询与最大无衍射距离对应的驱动电压的值；其中所述映射表用于记录最大无衍射距离与驱动电压值之间的映射关系。
[0031]第三方面，本专利技术的提供一种锥透镜激光整形方法，包括：
[0032]第一方面的锥透镜接收驱动电压；
[0033]使激光光束通过所述锥透镜产生贝塞尔光束；
[0034]通过调整驱动电压的值来调整所述贝塞尔光束的最大无衍射距离。
[0035]优选的，所述第一驱动电压v1的范围为0V至35V。
[0036]本专利技术提供的另一种锥透镜激光整形方法，包括：
[0037]第一方面的锥透镜接收第一驱动电压v1和第二驱动电压v2；
[0038]使激光光束通过所述锥透镜产生贝塞尔光束；
[0039]通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.锥透镜激光整形装置，包括：激光器，用于发射激光；锥透镜，用于利用所述激光产生贝塞尔光束；其特征在于，所述锥透镜包括液晶透镜元件和电压驱动电路，所述液晶透镜元件包括电极和液晶层；所述电极包括第一电极和第二电极，所述第二电极为圆孔状电极；所述液晶层位于第一电极和第二电极之间；在沿第一电极的平面的法向方向上，所述第一电极与第二电极之间的距离为0.1mm至0.7mm；所述电压驱动电路用于为液晶透镜元件提供可调的驱动电压，所述驱动电压包括第一驱动电压v1，所述第一驱动电压v1为第一电极与第二电极之间的电压。2.如权利要求1所述的锥透镜激光整形装置，其特征在于，在沿第一电极的平面的法向方向上，所述第一电极与第二电极之间的距离为0.2mm至0.5mm；所述第一驱动电压v1的范围为0V至35V。3.锥透镜激光整形装置，包括：激光器，用于发射激光；锥透镜，用于利用所述激光产生贝塞尔光束；其特征在于，所述锥透镜包括液晶透镜元件和电压驱动电路，所述液晶透镜元件包括电极和液晶层；所述电极包括第一电极和第二电极，所述第二电极为圆孔状电极；所述液晶层位于第一电极和第二电极之间；所述电极还包括第三电极，所述第二电极位于第一电极和第三电极之间，所述液晶层位于第一电极和第二电极之间，在沿第一电极的平面的法向方向上，所述第一电极与第二电极之间的距离为d1，所述第二电极的与第三电极之间的距离为d2，其中0≤d2≤0.4，d2/2+0.3≤d1≤
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d2/2+0.7，其中d1和d2的单位为mm；所述电极用于接收第一驱动电压v1和第二驱动电压v2，所述第一驱动电压v1为第一电极与第二电极之间的电压，所述第二驱动电压v2为第二电极和第三电极之间的电压。4.如权利要求3所述的锥透镜激光整形装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志强，张亚磊，叶茂，陈晓西，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：