一种光束匀光系统技术方案

本申请提供一种光束匀光系统，系统包括：光纤激光器

【技术实现步骤摘要】
一种光束匀光系统


[0001]本技术涉及激光领域，特别涉及一种光束匀光系统
。

技术介绍

[0002]激光加工被广泛应用于光伏及半导体等产业，例如在光伏产业中利用激光进行掺杂工艺以及半导体产业中的退火工艺
。
在利用激光进行产品的制造工艺时，需要对激光的光斑进行整形以形成需要的形状和尺寸，并且还需要激光尽量均匀的聚焦到产品上，即需要对激光进行匀光处理，以保证光束的均匀性
。
[0003]当前可以利用衍射光学元件实现对激光的匀光
。
但是利用衍射光学元件进行匀光受入射激光光束的质量
、
光学校准质量以及光机结构的稳定性影响，导致衍射光学元件在实际应用中匀光效果较差，不能满足实际工艺需求
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种光束匀光系统，能够增强对激光的匀光效果，提高光束均匀性，提高进行光束匀光时的稳定性
。
[0005]本申请实施例提供了一种光束匀光系统，所述系统包括：光纤激光器
、
整形匀光光纤
、
激光传输调节模块
、
振镜和场镜模块；
[0006]所述光纤激光器输出的激光利用所述整形匀光光纤传输至所述激光传输调节模块，利用所述激光传输调节模块对所述激光的光斑尺寸进行调整，而后利用振镜和场镜模块聚焦至加工面；
[0007]所述整形匀光光纤用于对所述激光的高阶模式和低阶模式进行共同激发，将所述激光填充满所述整形匀光光纤的纤芯
。
[0008]可选地，所述整形匀光光纤的数值孔径小于目标阈值
。
[0009]可选地，所述目标阈值小于
0.1。
[0010]可选地，所述整形匀光光纤的纤芯形状和聚焦至所述加工面的激光的光斑形状匹配
。
[0011]可选地，所述整形匀光光纤的纤芯形状为方形，所述加工面的激光的光斑形状为矩形
。
[0012]可选地，所述系统还包括模场适配模块，所述模场适配模块用于辅助将所述激光耦合至所述整形匀光光纤，所述模场适配模块包括模场适配器
。
[0013]可选地，所述模场适配器的数值孔径小于所述整形匀光光纤的数值孔径
。
[0014]可选地，所述模场适配器的数值孔径为所述整形匀光光纤的数值孔径的
85
％
‑
98
％
。
[0015]可选地，所述模场适配器输出端的纤芯直径小于所述整形匀光光纤的纤芯内接圆直径
。
[0016]可选地，所述激光传输调节模块包括准直镜和柱面镜组；
[0017]所述准直镜用于将从所述整形匀光光纤出射的激光进行准直；
[0018]所述柱面镜组用于对所述激光的光斑尺寸进行一维方向或二维方向的调整
。
[0019]可选地，所述二维方向包括
x
方向上和
y
方向，当所述整形匀光光纤的纤芯为方形时，所述准直镜
、
所述柱面镜组和所述振镜和场镜模块中的场镜构成成像光路，所述加工面的矩形光斑的光斑尺寸的长宽分别为
X
＝
F
×
D/fx
和
Y
＝
F
×
D/fy
，其中所述
F
为所述场镜的焦距，所述
D
为所述整形匀光光纤的纤芯边长，所述
fx
，所述
fy
分别为
x
方向上和
y
方向上所述准直镜与所述柱面镜组的组合焦距；
[0020]通过调整所述柱面镜组中的柱镜倍数和发散角，以调整所述
fx
与所述
fy
，从而调整所述加工面上的光斑尺寸
。
[0021]可选地，调整所述柱面镜组包括的多个柱镜之间的距离，以在一维方向上调整所述激光的光斑尺寸
。
[0022]可选地，所述柱面镜组包括两片轴向相同的柱镜，分别为第一柱镜和第二柱镜，所述整形匀光光纤的数值孔径为
0.075
，所述整形匀光光纤的纤芯边长为
60
微米，所述准直镜的焦距
fc
为
100
毫米，所述第一柱镜的焦距
f1x
为
100
毫米，所述第二柱镜的焦距
f2x
为
‑
75
毫米，所述第一柱镜和所述第二柱镜之间的间距
d1
为
25
毫米，所述
x
方向上的组合焦距
fx
为
75
毫米，所述
y
方向上的组合焦距
fy
为
100
毫米，所述振镜和场镜模块中的振镜的孔径为
15
毫米，所述场镜的焦距
F
为
250
毫米，所述加工面的光斑尺寸长为
200
微米，宽为
150
微米
。
[0023]可选地，所述柱面镜组包括两片轴向正交的柱镜以及一片球面镜，分别为第三柱镜
、
第四柱镜和第一球面镜，所述整形匀光光纤的数值孔径为
0.075
，所述整形匀光光纤的纤芯边长为
60
微米，所述准直镜的焦距
fc
为
100
毫米，所述第三柱镜的焦距
f1x
为
100
毫米，所述第四柱镜的焦距
f2x
为
75
毫米，所述第三柱镜和所述第四柱镜之间的间距
d1
为
25
毫米，所述第一球面镜的焦距
f3
为
‑
50
毫米，所述第四柱镜和所述第一球面镜之间的间距
d2
为
25
毫米，所述
x
方向上的组合焦距
fx
为
50
毫米，所述
y
方向上的组合焦距
fy
为
66.67
毫米，所述振镜和场镜模块中的振镜的孔径为
15
毫米，所述场镜的焦距
F
为
250
毫米，所述加工面的光斑尺寸长为
300
微米，宽为
225
微米
。
[0024]可选地，所述柱面镜组包括三片轴向相同的柱镜，分别为第五柱镜
、
第六柱镜和第七柱镜，所述整形匀光光纤的数值孔径为
0.075
，所述整形匀光光纤的纤芯边长为
60
微米，所述准直镜的焦距
fc
为
100
毫米，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光束匀光系统，其特征在于，所述系统包括：光纤激光器
、
整形匀光光纤
、
激光传输调节模块
、
振镜和场镜模块；所述光纤激光器输出的激光利用所述整形匀光光纤传输至所述激光传输调节模块，利用所述激光传输调节模块对所述激光的光斑尺寸进行调整，而后利用振镜和场镜模块聚焦至加工面；所述整形匀光光纤用于对所述激光的高阶模式和低阶模式进行共同激发，将所述激光填充满所述整形匀光光纤的纤芯
。2.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述整形匀光光纤的数值孔径小于目标阈值
。3.
根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述目标阈值小于
0.1。4.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述整形匀光光纤的纤芯形状和聚焦至所述加工面的激光的光斑形状匹配
。5.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述整形匀光光纤的纤芯形状为方形，所述加工面的激光的光斑形状为矩形
。6.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括模场适配模块，所述模场适配模块用于辅助将所述激光耦合至所述整形匀光光纤，所述模场适配模块包括模场适配器
。7.
根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述模场适配器的数值孔径小于所述整形匀光光纤的数值孔径
。8.
根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述模场适配器的数值孔径为所述整形匀光光纤的数值孔径的
85
％
‑
98
％
。9.
根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述模场适配器输出端的纤芯直径小于所述整形匀光光纤的纤芯内接圆直径
。10.
根据权利要求1‑8任意一项所述的系统，其特征在于，所述激光传输调节模块包括准直镜和柱面镜组；所述准直镜用于将从所述整形匀光光纤出射的激光进行准直；所述柱面镜组用于对所述激光的光斑尺寸进行一维方向或二维方向的调整
。11.
根据权利要求
10
所述的系统，其特征在于，所述二维方向包括
x
方向上和
y
方向，当所述整形匀光光纤的纤芯为方形时，所述准直镜
、
所述柱面镜组和所述振镜和场镜模块中的场镜构成成像光路，所述加工面的矩形光斑的光斑尺寸的长宽分别为
X
＝
F
×
D/fx
和
Y
＝
F
×
D/fy
，其中所述
F
为所述场镜的焦距，所述
D
为所述整形匀光光纤的纤芯边长，所述
fx
，所述
fy
分别为
x
方向上和
y
方向上所述准直镜与所述柱面镜组的组合焦距；通过调整所述柱面镜组中的柱镜倍数和发散角，以调整所述
fx
与所述
fy
，从而调整所述加工面上的光斑尺寸
。12.
根据权利要求
11
所述的系统，其特征在于，调整所述柱面镜组包括的多个柱镜之间的距离，以在一维方向上调整所述激光的光斑尺寸
。13.
根据权利要求
12
所述的系统，其特征在于，所述柱面镜组包括两片轴向相同的柱镜，分别为第一柱镜和第二柱镜，所述整形匀光光纤的数值孔径为
0.075
，所述整形匀光光纤的纤芯边长为
60
微米，所述准直镜的焦距
fc
为
100
毫米，所述第一柱镜的焦距
f1x
为
100
毫
米，所述第二柱镜的焦距
f2x
...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁乔春，肖俊峰，朱凡，
申请(专利权)人：武汉帝尔激光科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：