本发明专利技术提出了一种激光光束的像散校正方法及系统、像散校正装置，其中，激光光束的像散校正方法包括：发射激光光束；获取激光光束在两个方向的束腰尺寸以及在两个方向的束腰位置；其中，两个方向包括第一方向与第二方向，第一方向与第二方向垂直；调节像散校正装置，使激光光束在两个方向的束腰尺寸一致以及束腰位置重合。按照本发明专利技术的方法、系统和装置，可以实现激光光束像散的校正，从而可以提高精密激光加工质量。光加工质量。光加工质量。
【技术实现步骤摘要】
激光光束的像散校正方法及系统、像散校正装置
[0001]本专利技术属于激光精密加工
，尤其适用于激光光束像差的校正，具体涉及一种激光光束的像散校正方法及系统、像散校正装置。
技术介绍
[0002]现有的激光精密加工，一般使用激光器配合扩束镜将光束扩展到合适直径后，利用聚焦头配合台面运动或者振镜配合场镜的方案进行扫描加工，目前聚焦系统采用的光学元件大多采用透射式的聚焦系统，透镜的焦距越小，聚焦的焦斑越小，从而有利于提高激光功率密度的大小，但是，实际应用中的任何一台激光器，其输出光束不可能是理想的百分之百的基模高斯光束，这样激光光束的聚焦能力会受到激光光束质量的影响。精密加工技术对激光的光束质量要求很高，主要体现在激光光束衍射因子、光束圆度、像散等方面。当激光原始光束的圆度不佳或者像散控制不佳时，会导致聚焦得到的激光光斑圆度不佳、聚焦效果不佳，影响激光加工的质量。
[0003]实际上，激光光束的像散对精密加工质量的影响很明显，使用聚焦头配合运动台面加工时，由于激光光束像散的存在，无法同时将光斑在横向与纵向聚焦到最小，在实际的激光加工中只能选取一个最佳的圆度的位置用于加工；当需要进行横向与纵向加工时，对光斑的圆度要求就会更高，两个方向的加工效果会不一致，体现在加工线宽、烧蚀深度等方面。
[0004]另外，使用振镜配合场镜加工时，由于激光光束像散的存在，扫描幅面中心处会存在上述类似聚焦头配合运动的问题；由于场镜的焦平面并不是一个完美的平面，而是一个在子午方向和弧矢方向具有不同场曲分布的曲面，子午方向和弧矢方向的不一致的场曲构成了场镜本身的像散，当需要进行大幅面加工时，幅面边缘的光斑聚焦效果同时受到场镜像散与激光光束像散的叠加影响，对加工质量会产生更显著的影响，当激光束像散过大时甚至会出现幅面边缘的光斑不能形成聚焦。
技术实现思路
[0005]专利技术所要解决的课题
[0006]在激光加工中，由于激光光束像散的存在，导致存在横向和纵向两个方向的加工效果不同，无法同时将光斑在横向与纵向聚焦到最小的技术问题，现有的技术一般采取折中的方案，即将光斑的X方向和Y方向尺寸调整为相同，此时的光斑具有较好的圆度，但是并非为最小的聚焦光斑，激光的聚焦能量密度未达到最优；或者也可以光斑调整到X或者Y方向尺寸最小，但是这样的情况下，光斑为明显的椭圆，加工质量不佳。
[0007]在振镜扫描加工应用中，振镜
‑
场镜构成加工系统在幅面边缘处存在像散(即X、Y方向的场曲不一致)，这种像散与激光光束的像散叠加，会进一步影响幅面边缘光斑的质量，造成幅面边缘光斑聚焦效果不佳甚至不能聚焦。
[0008]本专利技术的一个方面的目的在于，为了提高激光光束加工质量，提出一种激光光束
的像散校正方法及系统，从而能显著提高激光加工的质量。
[0009]在本专利技术的一个方面所涉及的激光光束的像散校正方法、系统及像散校正装置中，考虑到不同的激光器具有不同的像散值，该柱面镜组还具有一定的调焦范围。
[0010]本专利技术提出了一种激光光束的像散校正方法，包括：发射激光光束；
[0011]获取激光光束在两个方向的束腰尺寸以及在两个方向的束腰位置；其中，所述两个方向包括第一方向与第二方向，所述第一方向与第二方向垂直；
[0012]调节像散校正装置，使激光光束在两个方向的束腰尺寸一致以及束腰位置重合。
[0013]进一步地，上述像散校正方法还包括获取激光光束在第一方向与第二方向的束腰尺寸的比值、激光光束在在第一方向与第二方向的束腰位置的绝对差值，以及激光光束在在第一方向与第二方向的衍射因子的比值K；
[0014]所述使激光光束在两个方向的束腰尺寸一致以及束腰位置重合包括：使所述束腰尺寸的比值趋近于K
N
，且所述绝对差值趋近于零；其中，N为大于0小于1的数。
[0015]进一步地，所述像散校正装置包括两两之间的距离可调的三个柱面透镜组，每个所述柱面透镜组包括至少一片柱面镜；
[0016]其中，所述三个柱面透镜组依次为第一柱面镜组、第二柱面镜组、第三柱面镜组，所述第一柱面镜组与所述第二柱面镜组之间的距离为第一距离，所述第二柱面镜组与所述第三柱面镜组之间的距离为第二距离；
[0017]初次调节所述第一距离与第二距离，使所述束腰尺寸的比值趋近于K
N
；
[0018]进一步地，所述初次调节的所述第一距离与第二距离由放大倍率确定，所述放大倍率为第一方向与第二方向的束腰尺寸的比值的倒数乘以K
N
.
[0019]进一步地，所述N为0.5。
[0020]进一步地，在所述初次调节所述第一距离与第二距离后，再微调所述第二距离，以使所述绝对差值趋近于零。
[0021]进一步地，每个所述柱面透镜组包括一片柱面镜。
[0022]另外一方面，本专利技术还公开了一种激光光束的像散校正系统，包括：
[0023]激光器，用于发射激光光束；
[0024]像散校正装置，用于校正所述激光光束，使激光光束在两个方向的束腰尺寸一致以及束腰位置重合；其中，所述两个方向包括第一方向与第二方向，所述第一方向与第二方向垂直；
[0025]所述像散校正装置位于所述激光器之后。
[0026]进一步地，还包括：参数测量装置，用于获取激光光束在两个方向的束腰尺寸以及在两个方向的束腰位置；其中，所述参数测量装置位于所述像散校正装置之后。
[0027]另外一方面，本专利技术公开了一种像散校正装置，所述像散校正装置包括两两之间的距离可调的三个柱面透镜组，每个所述柱面透镜组包括至少一片柱面镜。
[0028]按照本专利技术实现的激光光束的像散校正方法、系统及装置，具有下述有益效果：
[0029](1)本专利技术提出了一种激光光束的像散校正方法及系统，通过获取两个方向的束腰尺寸和束腰位置后，调节像散校正装置，使两个方向的束腰尺寸一致以及束腰位置重合，由此实现激光光束像散的校正，从而可以提高精密激光加工质量。当需要进行横向与纵向加工时，可使两个方向的加工效果更加一致；并且，对于振镜配合场镜的扫描系统，当进行
大幅面加工时，还能提高大幅面边缘的光斑聚焦效果，从而改善整个大幅面上的加工质量。
[0030](2)本专利技术提出的激光光束的像散校正方法，不仅可以提高激光精密加工效果，如：对于椭圆形光斑，校正后可以成为圆度很高的圆形光斑；对于圆形光斑，可以使光斑尺寸减小；
[0031]并且，该方法获得的校正后的激光光束，经过一定距离传输后，光束的圆度不会发生明显的变化。
[0032](3)按照本专利技术提出的激光光束的像散校正方法及系统，其涉及的技术构思适用的激光加工范围广，可依据具体的加工要求(如光斑尺寸)及激光器参数(如波长、光束直径)对激光像散校正装置的进行设计，还可以依据光斑形状的校正进行适应性设计。
[0033](4)本专利技术提出了一种像散校正装置，充分应用柱面透镜的方向性屈光特性，对光束本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光光束的像散校正方法，其特征在于，包括：发射激光光束；获取激光光束在两个方向的束腰尺寸以及在两个方向的束腰位置；其中，所述两个方向包括第一方向与第二方向，所述第一方向与第二方向垂直；调节像散校正装置，使激光光束在两个方向的束腰尺寸一致以及束腰位置重合。2.如权利要求1所述的激光光束的像散校正方法，其特征在于，还包括获取激光光束在第一方向与第二方向的束腰尺寸的比值、激光光束在在第一方向与第二方向的束腰位置的绝对差值，以及激光光束在在第一方向与第二方向的衍射因子的比值K；所述使激光光束在两个方向的束腰尺寸一致以及束腰位置重合包括：使所述束腰尺寸的比值趋近于K
N
，且所述绝对差值趋近于零；其中，N为大于0小于1的数。3.如权利要求2中所述的激光光束的像散校正方法，其特征在于，所述像散校正装置包括两两之间的距离可调的三个柱面透镜组，每个所述柱面透镜组包括至少一片柱面镜；其中，所述三个柱面透镜组依次为第一柱面镜组、第二柱面镜组、第三柱面镜组，所述第一柱面镜组与所述第二柱面镜组之间的距离为第一距离，所述第二柱面镜组与所述第三柱面镜组之间的距离为第二距离；初次调节所述第一距离与第二距离，使所述束腰尺寸的比值趋近于K
N
。4.如权利要求3所述的激...
【专利技术属性】
技术研发人员：程晓伟，朱凡，陆红艳，
申请(专利权)人：帝尔激光科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：
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