一种线形光斑激光整形系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种线形光斑激光整形系统，包括：高斯光束、孔径光阑以及一整形机构，所述整形机构至少包括沿第一非球面透镜和柱透镜，所述第一非球面透镜和柱透镜沿所述孔径光阑的中轴线依次排布，所述高斯光束依次通过孔径光阑和整形机构，最终在接收面上形成子午方向能量均匀分布、弧矢方向能量高斯分布的线形光斑。本实用新型专利技术提供的一种线形光斑激光整形系统能够将能量呈高斯分布圆形光斑整形为在子午方向能量均匀分布、弧矢方向能量高斯分布的线形光斑，能够满足激光加工等领域对线形光斑的应用需求。形光斑的应用需求。形光斑的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种线形光斑激光整形系统


[0001]本技术涉及激光整形领域，特别涉及一种线形光斑激光整形系统。

技术介绍

[0002]高斯光束不同于点光源所发出的球面波和平行光束的平面波，是一种特殊形式的光束。高斯光束是由具有稳定谐振腔的激光器所发出的激光束，既不是均匀平面波，也不是均匀球面波，而是振幅和等相位面都在变化的高斯球面波。
[0003]高斯光束在横截面上的光强分布为非均匀分布圆斑，中心处光强最强，向边缘方向光强逐渐减弱，呈高斯型分布，这一特性在诸多应用中存在不良影响。传统的激光整形技术将高斯分布激光束整形为均匀分布圆形光束，但这一整形效果无法满足激光加工等领域对线形光斑的应用需求。

技术实现思路

[0004]本技术的主要目的在于提供一种线形光斑激光整形系统，用以解决上述问题。
[0005]为实现前述技术目的，本技术采用的技术方案包括：
[0006]本技术实施例提供了一种线形光斑激光整形系统，包括：高斯光束、孔径光阑以及一整形机构，所述整形机构至少包括沿第一非球面透镜和柱透镜，所述第一非球面透镜和柱透镜沿所述孔径光阑的中轴线依次排布，所述高斯光束依次通过孔径光阑和整形机构，最终在接收面上形成子午方向能量呈均匀分布、弧矢方向能量呈高斯分布的线形光斑。
[0007]与现有技术相比，本技术的优点包括：本技术提供的一种线形光斑激光整形系统能够将能量呈高斯分布圆形光斑整形为在子午方向能量呈均匀分布、弧矢方向能量呈高斯分布的线形光斑，能够满足激光加工等领域对线形光斑的应用需求。
附图说明
[0008]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0009]图1为本技术一典型实施案例中提供的一种线形光斑激光整形系统的子午方向光路图；
[0010]图2为本技术一典型实施案例中提供的一种线形光斑激光整形系统的弧矢方向光路图；
[0011]图3为高斯光束的能量分布图；
[0012]图4为出射光束的能量分布图；
[0013]图5为出射光束子午方向的能量分布图；
[0014]图6为出射光束弧矢方向的能量分布图；
[0015]附图标记说明：
[0016]1、孔径光阑；2、第一非球面透镜；3、第二非球面透镜；4、第三非球面透镜；5、柱透镜；6、接收面。
具体实施方式
[0017]鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研亢和大量实践，得以提出本技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0018]本技术实施例提供了一种线形光斑激光整形系统，包括：高斯光束、孔径光阑以及一整形机构，所述整形机构至少包括沿第一非球面透镜和柱透镜，所述第一非球面透镜和柱透镜沿所述孔径光阑的中轴线依次排布，所述高斯光束依次通过孔径光阑和整形机构，最终在接收面上形成子午方向能量呈均匀分布、弧矢方向能量呈高斯分布的线形光斑。
[0019]在一些较为具体的实施方案中，所述第一非球面透镜为弯月形负透镜。
[0020]在一些较为具体的实施方案中，所述整形机构还包括第二非球面透镜和第三非球面透镜，所述第二非球面透镜和第三非球面透镜为弯月形正透镜。
[0021]在一些较为具体的实施方案中，所述第一非球面透镜和第三非球面透镜弯向高斯光束所在方向，所述第二非球面透镜弯向接收面所在方向。
[0022]在一些较为具体的实施方案中，所述第一非球面透镜和/或第二非球面透镜和/或第三非球面透镜的入射面形状满足如下多项式：
[0023][0024]其中z表示非球面上的点离非球面顶点在光轴方向的距离，r表示非球面上的点到光轴的距离，c表示非球面的中心曲率，k表示圆锥率，α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8、表示非非球面高次项系数。
[0025]在一些较为具体的实施方案中，所述柱透镜为平凸柱面透镜，且所述平凸柱透镜的凸起方向为高斯光束所在方向。
[0026]在一些较为具体的实施方案中，沿所述孔径光阑的中轴线，所述第一非球面透镜和/或第二非球面透镜和/或第三非球面透镜和/或柱透镜的入射面与出射面之间的距离为3.00mm～10.00mm。
[0027]在一些较为具体的实施方案中，所述第一非球面透镜与第二非球面透镜之间的空气间隔为5.00mm～12.00mm，所述第二非球面透镜与第三非球面透镜之间的空气间隔为25.12mm～51.00mm，所述第三非球面透镜与柱透镜之间的空气间隔为0.59mm～5.21mm。
[0028]在一些较为具体的实施方案中，所述高斯光束出光点位与孔径光阑之间的空气间隔为5.00mm～15.00mm，所述孔径光阑与第一非球面透镜之间的空气间隔为0mm～3.00mm。
[0029]在一些较为具体的实施方案中，所述线形光斑在子午方向的尺寸和弧矢方向的尺寸比值为100∶1。
[0030]如下将结合附图以及具体实施案例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明，除非特别说明的之外，本技术实施例中所采用的弯月形正透镜、弯月形负透镜、平凸柱面透镜等均为本领域技术人员已知的元器件，其均可以通过市购获得，在此不
对其具体的结构和型号进行限定。
[0031]实施例
[0032]请参阅图1
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图2，一种线形光斑激光整形系统，包括：高斯光束、孔径光阑1以及一整形机构，所述整形机构至少包括沿第一非球面透镜2和柱透镜5，所述第一非球面透镜2和柱透镜5沿所述孔径光阑1的中轴线依次排布，所述高斯光束依次通过孔径光阑1和整形机构，最终在接收面上形成子午方向能量呈均匀分布、弧矢方向能量呈高斯分布的线形光斑。
[0033]具体的，孔径光阑1限制了成像光束的立体角，决定了轴上点成像光束的倾斜角。请参阅图3，图3示出了高斯光束的能量分布图，高斯光束经过孔径光阑1入射至整形机构中，其中整形机构包括第一非球面透镜2和柱透镜5，高斯光束经过整形机构、在接收面6上形成线形光斑，且请参阅图4
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图6，所述线形光斑在子午方向的能量呈均匀分布，在弧矢方向上的能量呈高斯分布。本技术提供的一种线形光斑激光整形系统能够将能量呈高斯分布圆形光斑整形为在子午方向能量均匀分布、弧矢方向能量高斯分布的线形光斑，能够满足激光加工等领域对线形光斑的应用需求。
[0034]更进一步地，为使线形光斑的成型效果最佳，所述整形机构还包括第二非球面透镜3和第三非球面透镜4，所述第一非球面透镜2为弯月形负透镜，所述第二非球面透镜3和第三非球面透镜4为弯月形正透镜。在本整形机构中包括三个非球面透镜，用以保证光斑的整形效果。放置过多的非球面透镜，会导致成本增加，且结构复杂，此种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线形光斑激光整形系统，其特征在于，包括：孔径光阑(1)和整形机构，所述整形机构至少包括第一非球面透镜(2)和柱透镜(5)，所述第一非球面透镜(2)和柱透镜(5)沿所述孔径光阑(1)的中轴线依次排布，高斯光束依次通过孔径光阑(1)和整形机构，最终在接收面上形成子午方向能量呈均匀分布、弧矢方向能量呈高斯分布的线形光斑。2.根据权利要求1所述的一种线形光斑激光整形系统，其特征在于：所述第一非球面透镜(2)为弯月形负透镜。3.根据权利要求2所述的一种线形光斑激光整形系统，其特征在于：所述整形机构还包括第二非球面透镜(3)和第三非球面透镜(4)，所述第二非球面透镜(3)和第三非球面透镜(4)为弯月形正透镜。4.根据权利要求3所述的一种线形光斑激光整形系统，其特征在于：所述第一非球面透镜(2)和第三非球面透镜(4)弯向高斯光束所在方向，所述第二非球面透镜(3)弯向接收面所在方向。5.根据权利要求4所述的一种线形光斑激光整形系统，其特征在于：所述第一非球面透镜(2)和/或第二非球面透镜(3)和/或第三非球面透镜(4)的入射面形状满足如下多项式：其中z表示非球面上的点离非球面顶点在光轴方向的距离，r表示非球面上的点到光轴的距离，c表示非球面的中心曲率，k表示圆锥率，α1、α2、α3、α4、α5、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴爽，
申请(专利权)人：苏州苏纳光电有限公司，
类型：新型
国别省市：