一种焦线涡旋激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种焦线涡旋激光器，半导体激光阵列的光路上依次设有平凸透镜

【技术实现步骤摘要】
一种焦线涡旋激光器


[0001]本专利技术涉及激光
，特别是涉及一种焦线涡旋激光器
。
技术背景
[0002]线形激光器已广泛应用在三维扫描测量
、
尺寸检测
、
角度测量
、
平面度
、
位置焊接以及电路板芯片检测等领域
。
目前产生线形光束主要是将激光束照射到鲍威尔棱镜的入射曲面，再通过鲍威尔棱镜出射面发出均匀的直线光束
(
专利
220210256666.8、
专利
202210120464.0)
，其原理如图1所示
。
然而，现有技术产生的线形光束并不是激光的本征模式，是通过非球面柱面镜对激光束整形实现的，并不具有激光的全部特性
。
此外，线形激光的功率密度低，严重影响了线形激光在某些领域中的应用，例如，激光切割和激光焊接等
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种焦线涡旋激光器
。
激光器输出的线形光束为激光焦点的集合，并且光束携带涡旋相位
。
本专利技术实现了一种新型线形激光器，谐振腔输出的线形光束为激光焦点的集合，并且光束携带涡旋相位，因此不仅功率密度高，而且增加了激光切割和焊接效率
。
本专利技术是通过以下技术方案来实现的：
[0004]一种焦线涡旋激光器，包括光纤耦合输出的半导体激光阵列，半导体激光阵列的光路上依次设有平凸透镜
、
负圆锥镜
、
正圆锥镜
、
负圆锥透镜
、
激光增益介质
、
第一平面镜
、
第二平面镜
、
正圆锥透镜；
[0005]所述平凸透镜
、
负圆锥镜
、
正圆锥镜和负圆锥透镜构成圆环形泵浦光束耦合系统，用于泵浦激光增益介质产生涡旋相位激光运转；半导体激光阵列发出的泵浦光经平凸透镜准直，准直光束经负圆锥镜后发散成锥状光束；锥状光束经过正圆锥镜后变为空心的柱状光束
。
空心的柱状光束经负圆锥透镜的锥面后发散成锥状光束；锥状光束经过负圆锥透镜的凸面后再其焦平面上聚焦成光环；
[0006]焦环泵浦激光增益介质产生为涡旋相位激光在谐振腔内振荡；
[0007]所述第一平面镜为焦线涡旋激光输出耦合镜；
[0008]所述正圆锥镜的锥面和正圆锥透镜的锥面构成激光谐振腔，腔内激光束的内
、
外光线所夹的中间所有光线集合构成腔内激光束，腔内激光束所包含的每条光线都构成一个环形腔；激光束由第一平面镜输出，由于内
、
外光线所构成的锥角不同，因此形成的焦线
。
[0009]进一步的，所述的半导体激光阵列为焦线涡旋激光器的泵浦源
。
[0010]所述的第二平面镜为激光的全反射镜
。
[0011]所述的负圆锥镜
、
正圆锥镜
、
负圆锥透镜和正圆锥透镜由折射率为
n
相同的透明材料制成
。
[0012]通过调节负圆锥镜和正圆锥镜之间的距离
l
以调节焦线的长度
L
＝
L2‑
L1，其中
[0013][0014][0015]r1为平凸透镜发出准直光束的半径，
f1为负圆锥透镜凸面的焦距，
d
为负圆锥透镜的中心厚度，
γ
为负圆锥透镜的锥角，
l
为负圆锥镜和正圆锥镜之间的距离，
δ
为准直光束经负圆锥镜后的发散角，
ρ
为空心的柱状光束经负圆锥透镜锥面后的发散角
。
[0016]所述的平凸透镜的通光面对泵浦光镀增透膜；
[0017]所述的负圆锥镜锥面的锥角
α
＝
90
°
，其通光面对泵浦光镀增透膜；
[0018]所述的正圆锥镜锥面的锥角
β
＝
90
°
，其锥面对泵浦光镀增透膜和对激光镀高反射膜
、
底面对泵浦光和激光镀增透膜；
[0019]所述的负圆锥透镜锥面的锥角
30
°
<
γ
<150
°
，其通光面对泵浦光和激光镀增透膜
。
[0020]所述的激光增益介质的通光面对泵浦光和激光镀增透膜；
[0021]所述的第一平面镜与激光器系统轴线所夹的角为
45
°
；对第一平面镜的通光面对激光镀透过率5‑
10
％的介质膜；
[0022]所述的正圆锥透镜锥面的锥角
ω
＝
90
°
，其锥面对激光镀高反射膜
、
凸面对激光镀增透膜；
[0023]所述的第二平面镜对激光镀高反射膜
。
[0024]本专利技术实现了一种焦线涡旋激光器，该线形激光可以用于激光切割和激光焊接等领域
。
附图说明
[0025]图1技术背景原理图；
[0026]图2为本专利技术的激光器结构示意图
。
具体实施方式
[0027]下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述
。
[0028]实施例1：
[0029]采用以下单元器件实现焦线涡旋激光器：如图2所示，如图2所示，从左至右依次设置包括光纤耦合输出的半导体激光阵列
1、
平凸透镜
2、
负圆锥镜
3、
正圆锥镜
4、
负圆锥透镜
5、
激光增益介质
6、
第一平面镜
7、
正圆锥透镜8和第二平面镜
9。
所述光纤耦合输出的半导体激光阵列1为激光器的泵浦源；所述平凸透镜
2、
负圆锥镜
3、
正圆锥镜4和负圆锥透镜5构成圆环形泵浦光束耦合系统，用于泵浦激光增益介质6产生涡旋相位激光运转；所述第一平面镜7为焦线涡旋激光输出耦合镜；所述正圆锥镜4的锥面和正圆锥透镜8的锥面构成激光谐振腔；所述第二平面镜9为激光的全反射镜
。
[0030]设负圆锥镜
3、
正圆锥镜
4、
负圆锥透镜5和正圆锥透镜8由折射率为
n
相同的透明材
料制成，它们的锥角分别为
α
、
β
、
γ
和
ω
，负圆锥透镜5凸面的焦距为
f1，正圆锥透镜8凸面的焦距为
f2。
光纤耦合输出的半导体激光阵列1发出的泵浦光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种焦线涡旋激光器，其特征在于，包括光纤耦合输出的半导体激光阵列
(1)
，半导体激光阵列
(1)
的光路上依次设有平凸透镜
(2)、
负圆锥镜
(3)、
正圆锥镜
(4)、
负圆锥透镜
(5)、
激光增益介质
(6)、
第一平面镜
(7)、
第二平面镜
(9)、
正圆锥透镜
(8)
；所述平凸透镜
(2)、
负圆锥镜
(3)、
正圆锥镜
(4)
和负圆锥透镜
(5)
构成圆环形泵浦光束耦合系统，用于泵浦激光增益介质
(6)
产生涡旋相位激光运转；半导体激光阵列
(1)
发出的泵浦光经平凸透镜
(2)
准直，准直光束经负圆锥镜
(3)
后发散成锥状光束；锥状光束经过正圆锥镜
(4)
后变为空心的柱状光束
。
空心的柱状光束经负圆锥透镜
(5)
的锥面后发散成锥状光束；锥状光束经过负圆锥透镜
(5)
的凸面后再其焦平面上聚焦成光环；焦环泵浦激光增益介质
(6)
产生为涡旋相位激光在谐振腔内振荡；所述第一平面镜
(7)
为焦线涡旋激光输出耦合镜；所述正圆锥镜
(4)
的锥面和正圆锥透镜
(8)
的锥面构成激光谐振腔，腔内激光束的内
、
外光线所夹的中间所有光线集合构成腔内激光束，腔内激光束所包含的每条光线都构成一个环形腔；激光束由第一平面镜
(7)
输出，由于内
、
外光线所构成的锥角不同，因此形成的焦线
。2.
根据权利要求1所述的一种焦线涡旋激光器，其特征在于，所述的半导体激光阵列
(1)
为焦线涡旋激光器的泵浦源
。3.
根据权利要求1所述的一种焦线涡旋激光器，其特征在于，所述的第二平面镜
(9)
为激光的全反射镜
。4.
根据权利要求1所述的一种焦线涡旋激光器，其特征在于，所述的负圆锥镜
(3)、
正圆锥镜
(4)、
负圆锥透镜
(5)
和正圆锥透镜
(8)
由折射率为
n
相同的透明材料制成

【专利技术属性】
技术研发人员：吕彦飞，李雨昭，张晋，张远宪，夏菁，张倩，贾梦涵，史衍丽，杨睿，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：