横向多焦点光斑反射镜及光学系统技术方案

技术编号:41320080 阅读:16 留言:0更新日期:2024-05-13 14:59
本申请公开了一种横向多焦点光斑反射镜及光学系统。本申请反射镜由多个相位不同的椭球曲面组合而成,先基于预设准直焦距、预设聚焦焦距、入射高斯光束的入射光线和目标横向多焦点光斑对应的出射光线确定椭球表面方程,再由椭球表面方程确定椭球位置,已知入射光线和光源发射角,光源以光源发射角向椭球投射光线,椭球表面的投影面则为椭球曲面。本申请的横向多焦点光斑反射镜,结构简单小巧,对入射的高斯光束进行准直、整形和聚焦后在预设焦面处形成横向排布的多焦点或离焦形成的光斑,可适应实际加工中不同场景的需求。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于激光加工,更具体地,涉及一种横向多焦点光斑反射镜及光学系统


技术介绍

1、激光焊接常规使用的高斯分布聚焦光斑能量密度极高,作用在材料表面时会使得表面材料在极短时间内发生相变,会造成严重的飞溅以及由此发生的焊缝凹陷,使得焊接接头的质量严重下降;并且材料突然的升温过程会引起匙孔频繁的闭合,增大气泡出现的概率,并且严重影响焊接深度。

2、横向多焦点分布的激光光斑在焊接路径上引入了两个及以上光斑,并且前一个光斑处于离焦状态,形成较大面积的预热;后一个光斑则是正常的高斯分布聚焦光斑,对预热后的材料进行焊接,降低气泡、飞溅、凹陷等缺陷出现的概率,并提升焊接深度。目前,适用于高功率加工场景的横向多焦点分布光斑解决方案主要为两束独立的激光束叠加。两束激光通过特殊的激光头耦合输出为前后分布激光,但这种方式对焊接头的精密程度要求较高,两束激光焦点的相对位置不容易校准,难以对单一光束实现离焦,整体结构较为复杂,并且当焦点数目大于2时,采用耦合手段就难以实现输出前后多焦点分布,焊接头结构过于复杂,并且很难校准。


<b>技术实现思路...

【技术保护点】

1.一种横向多焦点光斑反射镜,其特征在于,所述反射镜由多个共用中心点且相位不同的椭球曲面组成;所述组成的方式包括:第一组合方式,各椭球曲面大小不同,用较小椭球曲面替换较大椭球曲面的中间部分形成新的椭球曲面,直至最大椭球曲面中间部分被替换后得到反射镜;第二组合方式,各椭球曲面大小相同,从各椭球曲面中划分出扇形曲面,各扇形曲面组合得到新的椭球曲面即为反射镜。

2.根据权利要求1所述的反射镜,其特征在于,所述椭球曲面为椭球表面上的投影面,具体为:由光源、光斑焦点和中心点的位置推导椭球表面方程,再由椭球表面方程确定椭球位置,已知中心点位于椭球表面,光源以光源发射角向中心点方向投射光线...

【技术特征摘要】

1.一种横向多焦点光斑反射镜,其特征在于,所述反射镜由多个共用中心点且相位不同的椭球曲面组成;所述组成的方式包括:第一组合方式,各椭球曲面大小不同,用较小椭球曲面替换较大椭球曲面的中间部分形成新的椭球曲面,直至最大椭球曲面中间部分被替换后得到反射镜;第二组合方式,各椭球曲面大小相同,从各椭球曲面中划分出扇形曲面,各扇形曲面组合得到新的椭球曲面即为反射镜。

2.根据权利要求1所述的反射镜,其特征在于,所述椭球曲面为椭球表面上的投影面,具体为:由光源、光斑焦点和中心点的位置推导椭球表面方程,再由椭球表面方程确定椭球位置,已知中心点位于椭球表面,光源以光源发射角向中心点方向投射光线,椭球表面的投影面则为所述椭球曲面。

3.根据权利要求2所述的反射镜,其特征在于,所述椭球表面方程为:

4.根据权利要求3所述的反射镜,其特征在于,所述椭球表面方程中:

5.根据权利要求2所述的反射镜,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员:秦应雄李硕李恒阳徐家明程明刘旭李想旺
申请(专利权)人:武汉华秦激光科技有限责任公司
类型:发明
国别省市:

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