一种分级分维度反射式均匀线光斑整形系统技术方案

本发明专利技术公开了一种分级分维度反射式均匀线光斑整形系统，该整形系统由4组反射镜组成，分别为M1凸双曲柱面反射镜、M2凹扁椭圆柱面反射镜、M3凸抛物柱面反射镜和M4凹抛物柱面反射镜。本发明专利技术的整形系统设计得到的线光斑在X方向上的光强分布情况，激光光强按高斯型分布，经过本系统的四面反射镜的整形，使得聚焦光斑的分布呈平顶型，这这种分布形态有利于保持工艺的一致性，提升加工效率；同时得到的线光斑在Y方向上的光强分布情况，在圈入能量为86.5％时，光斑宽度小于0.12mm。满足激光改性所需要的0.15mm的光斑宽度要求。所需要的0.15mm的光斑宽度要求。所需要的0.15mm的光斑宽度要求。

【技术实现步骤摘要】
一种分级分维度反射式均匀线光斑整形系统


[0001]本专利技术涉及线光斑整形
，具体为一种分级分维度反射式均匀线光斑整形系统。

技术介绍

[0002]高精度激光加工早已在泛半导体，军工，消费电子等行业，随着生产工艺的不断发展，高效率的激光加工需求也随之产生。
[0003]目前激光行业在大面积的加工方式有点振镜扫码和线光斑扫描。点光斑扫描时最长见的一种，通过二维振镜扫描对产品表面进行逐点加工；线光斑扫描是将圆光斑通过柱镜将光斑整形成线光斑，通过一维振镜或一维平台移动对产品表面进行逐线扫描。由于激光光束的高斯分布特点，通过透镜组成的光束整形系统结构复杂，调试维护困难，造价高。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种分级分维度反射式均匀线光斑整形系统，解决了传统透镜组成的光束整形系统结构复杂，调试维护困难，造价高的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为解决上述问题，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种分级分维度反射式均匀线光斑整形系统，该整形系统由4组反射镜组成，分别为M1凸双曲柱面反射镜、M2凹扁椭圆柱面反射镜、M3凸抛物柱面反射镜和M4凹抛物柱面反射镜，其中：
[0008]所述M1凸双曲柱面反射镜为顶端曲率半径10，圆锥系数1.5，X方向上，顶端曲率大，而两侧曲率小，高斯光束经过此镜后，由光束中心到光束边沿，发散角逐渐递减；
[0009]所述M2凹扁椭圆柱面反射镜为顶端曲率半径160，圆锥系数0.4，X方向上，顶端曲率小而四周曲率大，将经过M1的发散角不同的光束在X方向上形成光强均匀的分布；
[0010]所述M3凸抛物柱面反射镜为顶端曲率半径400，圆锥系数1，在Y方向上，对光束进行发散，使得到达M4上的光斑更大，提高系统的像方数值孔径，以获得更小的X向光斑尺寸；
[0011]所述M4凹抛物柱面反射镜为顶端曲率半径200，圆锥系数1，在Y反方向上对光束进行汇聚，使得在下方200的像面上形成线状聚焦光斑。
[0012]作为本专利技术优选的技术方案，还包括承载所述4组反射镜的整形装置，所述整形装置外形为一个正方体，且其中一个面内凹L型，内凹L型的两个面上分别安装M1凸双曲柱面反射镜和M4凹抛物柱面反射镜，远离内凹L型的一个面的两个端面上分别安装M2凹扁椭圆柱面反射镜和M3凸抛物柱面反射镜，所述整形装置一面设有进光口，且对应面设有出光口。
[0013]作为本专利技术优选的技术方案，所述整形装置内部还包括用于光行径的若干通道。
[0014](三)有益效果
[0015]本专利技术提供了一种分级分维度反射式均匀线光斑整形系统。具备以下有益效果：
[0016]本专利技术的整形系统设计得到的线光斑在X方向上的光强分布情况，激光光强按高
斯型分布，经过本系统的四面反射镜的整形，使得聚焦光斑的分布呈平顶型，这这种分布形态有利于保持工艺的一致性，提升加工效率；同时得到的线光斑在Y方向上的光强分布情况，在圈入能量为86.5％时，光斑宽度小于0.12mm。满足激光改性所需要的0.15mm的光斑宽度要求。
附图说明
[0017]图1为本专利技术分级分维度反射式均匀线光斑整形系统的光源经整形系统的原理图；
[0018]图2为本专利技术分级分维度反射式均匀线光斑整形系统的整形装置的整体结构图；
[0019]图3为本专利技术分级分维度反射式均匀线光斑整形系统的整形装置的立体图；
[0020]图4为本专利技术分级分维度反射式均匀线光斑整形系统的线光斑长度方向上光强分布图；
[0021]图5为本专利技术分级分维度反射式均匀线光斑整形系统的线光斑宽度方向上光强分布图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]请参阅图1
‑
5，本专利技术实施例提供一种技术方案：一种分级分维度反射式均匀线光斑整形系统，该整形系统由4组反射镜组成，分别为M1凸双曲柱面反射镜、M2凹扁椭圆柱面反射镜、M3凸抛物柱面反射镜和M4凹抛物柱面反射镜，其中：
[0024]所述M1凸双曲柱面反射镜为顶端曲率半径10，圆锥系数1.5，X方向上，顶端曲率大，而两侧曲率小，高斯光束经过此镜后，由光束中心到光束边沿，发散角逐渐递减；
[0025]所述M2凹扁椭圆柱面反射镜为顶端曲率半径160，圆锥系数0.4，X方向上，顶端曲率小而四周曲率大，将经过M1的发散角不同的光束在X方向上形成光强均匀的分布；
[0026]所述M3凸抛物柱面反射镜为顶端曲率半径400，圆锥系数1，在Y方向上，对光束进行发散，使得到达M4上的光斑更大，提高系统的像方数值孔径，以获得更小的X向光斑尺寸；
[0027]所述M4凹抛物柱面反射镜为顶端曲率半径200，圆锥系数1，在Y反方向上对光束进行汇聚，使得在下方200的像面上形成线状聚焦光斑。
[0028]作为本专利技术优选的技术方案，还包括承载所述4组反射镜的整形装置，所述整形装置外形为一个正方体，且其中一个面内凹L型，内凹L型的两个面上分别安装M1凸双曲柱面反射镜和M4凹抛物柱面反射镜，远离内凹L型的一个面的两个端面上分别安装M2凹扁椭圆柱面反射镜和M3凸抛物柱面反射镜，所述整形装置一面设有进光口，且对应面设有出光口。
[0029]在本实施例中，4个光学反射镜的具体参数如下表：
[0030]序号物体类X坐标位Y坐标位Z坐标位倾斜X倾斜Y倾斜ZX半宽度Y半宽度曲率半径圆锥系数M1Toroida0.00E+000.00E+00
‑
1.00E+02
‑
4.50E+010.00E+009.00E+012.00E+012.00E+01
‑
1.00E+01
‑
1.50E+00M2Toroida0.00E+001.00E+02
‑
1.00E+02
‑
4.50E+010.00E+009.00E+013.00E+018.00E+01
‑
1.60E+024.00E
‑
01M3Toroida0.00E+001.00E+02
‑
2.00E+024.50E+010.00E+000.00E+007.00E+012.00E+01
‑
4.00E+02
‑
1.00E+00
M4Toroida0.00E+000.00E+00
‑
2.00E+024.50E+010.00E+000.00E+006.00E+012.00E+01
‑
2.00E+02
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分级分维度反射式均匀线光斑整形系统，其特征在于，该整形系统由4组反射镜组成，分别为M1凸双曲柱面反射镜、M2凹扁椭圆柱面反射镜、M3凸抛物柱面反射镜和M4凹抛物柱面反射镜，其中：所述M1凸双曲柱面反射镜为顶端曲率半径10，圆锥系数1.5，X方向上，顶端曲率大，而两侧曲率小，高斯光束经过此镜后，由光束中心到光束边沿，发散角逐渐递减；所述M2凹扁椭圆柱面反射镜为顶端曲率半径160，圆锥系数0.4，X方向上，顶端曲率小而四周曲率大，将经过M1的发散角不同的光束在X方向上形成光强均匀的分布；所述M3凸抛物柱面反射镜为顶端曲率半径400，圆锥系数1，在Y方向上，对光束进行发散，使得到达M4上的光斑更大，提高系统的像方数值孔径，以获得更小...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚渊，谢万活，周立，汤晓晨，
申请(专利权)人：苏州运达恒兴科技有限公司，
类型：发明
国别省市：