一种均匀光斑激光器及激光光斑使用方法技术

本发明专利技术公开了一种均匀光斑激光器及激光光斑使用方法，其中均匀光斑激光器包括：激光器腔体；激光组件，设置于所述激光器腔体内，用于产生激光，具有激光路径；光束整形元件，设置于所述激光器腔体内，位于所述激光路径上，用于将入射激光能量分布由高斯型调整为平顶型且光斑形状为方形。能够缩小激光器的体积、减少光学元件的损坏，达到节约成本的同时提高了光束质量以及应用可靠性的效果。激光光斑使用方法使用了上述均匀光斑激光器，能够更高效地进行激光加工。本发明专利技术应用于激光设备领域。本发明专利技术应用于激光设备领域。本发明专利技术应用于激光设备领域。

【技术实现步骤摘要】
一种均匀光斑激光器及激光光斑使用方法


[0001]本专利技术涉及激光设备领域，特别涉及一种均匀光斑激光器及激光光斑使用方法。

技术介绍

[0002]激光通过激光组件产生并射出后，激光会存在束腰与发散角，其中，束腰是指激光中的平行光部分，发散角是指非平行光与平行光之间的夹角；在激光射出至激光器腔体外时，激光已于激光器腔体经过一段距离，因发散角的存在，非平行光与平行光之间的距离增大，发散角所影响的激光截面区域因激光发射所走过的距离而变大，但激光的束腰所影响的激光截面区域并不随着距离的变化而变化，导致激光束腰部分所影响的激光截面区域占总激光截面区域的比例减小，此时，需要扩束镜对束腰部分所影响的激光截面区域进行放大，以扩大束腰部分所影响的激光截面区域在总激光截面内的占比，减小发散角所影响的激光截面区域在总激光截面内的占比，使得激光中的大部分光均为束腰部分的平行光，进而实现激光的准直。
[0003]可见，如需激光器输出的高斯强度分布激光光束为变成均匀分布，后续需在激光器腔体外的光路路径上通过扩束镜、光斑整形元件整形，而外光路环境中灰尘颗粒、潮湿空气会污染损坏整形元件等高价精密光学器件，从而导致激光设备应用成本增加。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种均匀光斑激光器。
[0005]还提出一种使用上述均匀光斑激光器的激光光斑使用方法。
[0006]根据本专利技术第一方面实施例的均匀光斑激光器，包括：
[0007]激光器腔体；
[0008]激光组件，设置于所述激光器腔体内，用于产生激光并使激光沿激光路径输送；
[0009]光束整形元件，设置于所述激光器腔体内，位于所述激光路径上，用于将入射激光能量分布由高斯型调整为平顶型且光斑形状为至少一相对边平行的多边形。
[0010]根据本专利技术第一方面实施例的均匀光斑激光器，至少具有如下有益效果：
[0011]1.通过将光束整形元件设置在激光器腔体内，激光组件所发出的光束在移动较短距离后，即会经过光束整形元件，激光截面上发散角所影响区域小，束腰所影响区域大，激光处于近似准直状态，激光直接通过激光器腔体内的光束整形元件完成能量高斯分布到均匀分布的转变，进而节省了激光所需的扩束镜，并且相较于扩束镜位于激光器腔体外，直接取消扩束镜后的光束整形元件可直接位于激光器腔体内，实现了激光器的高度集成，并有效缩减激光器的整体体积，且直接取消扩束镜的设计，有效避免扩束镜损坏的情况，减少成本；
[0012]2.光束整形元件完成激光的整形，以调整激光光束的截面形状为至少一相对边平行的多边形，截面为多边形的激光在进行相应工艺时，可通过两多边形相同的一对平行边
的重合实现两不同区域的连接，相较于两圆形区域以相切点连接更加可靠，而相较于两圆形区域部分重合连接，多边形以边与边的重合连接，其重合区域更小，加工工艺更加高效；
[0013]3.将光束整形元件替代匀化器件，激光组件在激光器腔体内射出激光时，激光截面的强度曲线呈高斯分布，高斯分布的激光在加工表层形成盲孔或槽至基底上时，易加工至基底的较深位置，造成基底损伤，且易造成周边材料较大区域受热，不利于后续加工，而在激光经过光束整形元件后，激光截面的强度曲线呈平顶分布，使得激光强度分布均匀，强度均匀的激光进行刻蚀时更易刻蚀出平底的盲孔或槽，能够控制恰好加工至基底表层或基底的较浅位置，对基底损伤更小，且仅造成周边材料较小区域受热，平顶分布的激光能够加工出质量更好的产品。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述光束整形元件调节激光光斑形状为平行四边形。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，还包括若干倍频元件，所述倍频元件设置于所述激光器腔体内，位于经过所述光束整形元件后的所述激光路径上，所述倍频元件用于改变光的波长。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，还包括若干滤光组件，所述滤光组件位于经过所述倍频元件后的所述激光路径上，所述滤光组件用于过滤倍频后的非目标激光。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述滤光组件包括二色镜，所述二色镜用于全反射目标激光，以使所述目标激光沿目标激光路径输送，所述二色镜还用于供倍频后的非目标激光穿过，以使所述非目标激光沿非目标激光路径输送。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述滤光组件还包括非目标激光收集器，所述非目标激光收集器设置于所述非目标激光路径上。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述滤光组件的数量为多个。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，所述滤光组件设置于所述激光器腔体内，所述二色镜的光线反射角
ɑ
＜45
°
。
[0021]根据本专利技术的一些实施例，所述倍频元件的数量为二，两所述倍频元件相邻且间隔设置。
[0022]根据本专利技术第二方面实施例的激光光斑使用方法，使用本专利技术第一方面实施例所述的均匀光斑激光器，其具体步骤包括：沿激光预设的行进方向，控制两相邻多边形光斑于对应平行边所在位置重合。
[0023]根据本专利技术第二方面实施例的激光光斑使用方法，至少具有如下有益效果：通过沿激光预设的行进方向控制两激光光斑的平行边重合，在预设的行进方向为直线时，通过平行边的重合，使得重合连接的效果更好，且重合区域小，加工高效；在预设的行进方向为弧线时，两激光光斑的平行边所在位置，可根据弧线角度重合一定区域进行偏转，也能够实现弧线方向的加工，且可通过多次小角度偏转的重合实现大角度弧线的加工，其重合区域小，并且垂直于预设行进方向的重合区域长度更大，连接更加可靠。
[0024]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0025]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明，其中：
[0026]图1为现有技术中激光器的整体结构示意图；
[0027]图2为本专利技术一种实施例的均匀光斑激光器的结构示意图；
[0028]图3为激光截面能量分布呈高斯型(左)和激光截面能量分布呈平顶型(右)的示意图；
[0029]图4为多个圆形光斑的分布示意图(上)与多个矩形光斑的分布示意图(下)；
[0030]图5为激光截面能量分布呈高斯型的光斑加工至基底时的示意图(上)和激光截面能量分布呈平顶型的光斑加工至基底时的示意图(下)；
[0031]图6为本专利技术一种实施例的均匀光斑激光器安装一个倍频元件的结构示意图；
[0032]图7为本专利技术一种实施例的均匀光斑激光器的一个倍频元件的安装示意图；
[0033]图8为本专利技术一种实施例的均匀光斑激光器安装两个倍频元件的结构示意图；
[0034]图9为本专利技术一种实施例的均匀光斑激光器的两个倍频元件的安装示意图。
[0035]附图标号：
[0036]激光器腔体100；
[0037]激光组件200；光斑210；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种均匀光斑激光器，其特征在于，包括：激光器腔体；激光组件，设置于所述激光器腔体内，用于产生激光并使激光沿激光路径输送；光束整形元件，设置于所述激光器腔体内，位于所述激光路径上，用于将入射激光能量分布由高斯型调整为平顶型且光斑形状为至少一相对边平行的多边形。2.根据权利要求1所述的均匀光斑激光器，其特征在于：所述光束整形元件调节激光光斑形状为平行四边形。3.根据权利要求1所述的均匀光斑激光器，其特征在于：还包括若干倍频元件，所述倍频元件设置于所述激光器腔体内，位于经过所述光束整形元件后的所述激光路径上，所述倍频元件用于改变光的频率与波长。4.根据权利要求3所述的均匀光斑激光器，其特征在于：还包括若干滤光组件，所述滤光组件位于经过所述倍频元件后的所述激光路径上，所述滤光组件用于过滤倍频后的非目标激光。5.根据权利要求4所述的均匀光斑激光器，其特征在于：所述滤光组件包括二色镜，所述二色镜用于全反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：广东利元亨智能装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：