[實用新型]一種增強激光束均勻化的均束器

無效

• 申請號: 200820203832.3
• 申請日: 2008-11-21
• 公開（公告）號: CN201307197Y
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 周金運;林清華;裴文彥
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G02F1/11
• 分類號: G02F1/11;G02B3/00
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 林麗明

技術領域

本實用新型是一種用于激光微細加工及其應用領域中使激光照明均勻化的均束器，特別是一種聲光衍射增強激光束均勻化的均束器，屬于增強激光束均勻化的均束器的創新技術。

背景技術

現有用于增強激光束均勻化的均束器的均束方法有棱鏡法、反射鏡折疊光束法、萬花筒法、微透鏡陣列法和衍射相位光柵法等。棱鏡法是將激光束通過四面棱鏡，被分成四束，四束光束在X-Y面上疊加后，光束分布均勻性得到改善。棱鏡法有一定的均束效果和較高的激光傳輸率，但均勻效果僅在輸入光束嚴格對稱時才有效，且獲得的均勻光束截面的位置極嚴格地對應于光楔的角度；反射鏡折疊光束法是將激光束經透鏡聚焦到平面鏡，平面鏡反射的光再經同樣的方法幾次聚焦反射后，多次的光束疊加而使初始的光束能量分布被均勻化。該法也有一定的均束效果和較高的激光傳輸率，但這種均束方法繁瑣、裝配和調試極為困難；萬花筒法是將激光束以最大入射角進入波導管，在波導管內產生反射而到達輸出面的不同點。該法制作、裝調簡易，但均束較難控制、系統傳輸損耗較大；微透鏡陣列法是將激光束經蠅眼透鏡陣列或柱體狀透鏡陣列，由各個微透鏡分裂成若干細光束，然后細光束通過各個陣列單元再在成像透鏡的焦平面上疊加，就成為空間均勻分布的光束。該法基于數學積分原理，能將各子光束會聚在焦平面上的光強積分，均束的能力很強。但由于每一個微透鏡的邊緣要發生Fresnel衍射，且各個微透鏡之間光的疊加干涉，使部分相干激光的目標強度出現激烈的振蕩；衍射相位光柵法是將激光束通過特殊制作的透射光柵，這種光柵是在熔融的硅片上由電子束光刻和反應離子蝕刻的方法制成的按一定相位規律分布的刻線，它能使光盡可能地發生衍射，來產生等強度的衍射級，這些衍射級重疊在正透鏡的焦平面上而成為均勻光。此法由于采取不同衍射級的重疊，可以避免了因干涉而引起的強度起伏，但光柵制作技術復雜、成本較高，且等強度的衍射級很難保證，結果也總是有一定的強度起伏。

多光束的疊加是激光均束的基本思想。微透鏡陣列器由于分割細光束的能力較強而成為當前的主流均束器件，但它在使用過程中具有一定相干疊加所致的能量起伏，難于達到均勻化的要求。

實用新型內容

本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種不僅能使激光束達到均勻化的要求，而且結構簡單，成本低的增強激光束均勻化的均束器。本實用新型設計巧妙，方便實用。

本實用新型的技術方案是：包括有微透鏡陣列器及聚焦透鏡，其中透鏡陣列器與聚焦透鏡之間設置有能發生Raman-Nath聲光衍射的聲光器件。

上述聲光器件由換能器有源控制產生聲光柵。

上述透鏡陣列器只設置一個。

上述透鏡陣列器為普通微透鏡陣列器。

本實用新型由于采用在透鏡陣列器與聚焦透鏡之間設置有能發生Raman-Nath聲光衍射的聲光器件的結構，本實用新型利用微透鏡陣列器先分割光束，再由聲光衍射器件產生Raman-Nath衍射，由于Raman-Nath衍射屬多級衍射，發生衍射的每個位點都產生一組離散型衍射光，而每個位點衍射光的遠場疊加是由每個組不同級衍射光組成的非相干疊加，故各處的強度近似相等，從而可以達到均勻化的要求。另外，本實用新型由于更細的光束一部分由聲光柵衍射來提供，故不一定需要高密度的微透鏡陣列器，只使用普通微透鏡陣列器即可，同時，本實用新型只使用一個微透鏡陣列器，不僅節省了微透鏡陣列器，又避免了當前廣泛使用過程中由兩個微透鏡陣列器垂直光軸方向對稱放置所產生的光學對準問題。本實用新型通過調控聲光介質的聲光作用寬度和聲頻率等參量能主動均束，是一種設計巧妙，性能優良，方便實用的聲光衍射增強激光束均勻化的均束器。

附圖說明

圖1為本實用新型均束器的結構示意圖；

具體實施方式

實施例：

本實用新型的結構示意圖如圖1所示，包括有微透鏡陣列器1及聚焦透鏡3，其中透鏡陣列器1與聚焦透鏡3之間設置有能發生Raman-Nath聲光衍射的聲光器件2。

本實施例中，上述聲光器件2由換能器4有源控制產生聲光柵。上述透鏡陣列器1只設置一個。

另外，為節省制作成本，上述透鏡陣列器1采用普通微透鏡陣列器即可。

本實用新型工作時，激光擴束后的寬光束5先由微透鏡陣列器1分割激光束，再由聲光器件2的聲光晶體產生Raman-Nath多級衍射，發生衍射的每個位點都產生一組離散型衍射光，而每個位點衍射光的遠場疊加是由每個組不同級衍射光組成的非相干疊加，故各處的強度近似相等。另外，聲光器件2由換能器4有源控制產生聲光柵，均勻化的光束由一定焦距的聚焦透鏡3會聚疊加在焦平面6上。