[發(fā)明專利]一種激光擴束器參數(shù)的計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910054585.4
• 申請日: 2009-07-09
• 公開（公告）號: CN101604303A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設計）人: 李仲禹
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G06F15/02
• 分類號: G06F15/02;G02B27/09
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權代理事務所
• 代理人: 屈 蘅;李時云

技術領域

本發(fā)明關于一種激光擴束器參數(shù)的計算器，特別是一種能自動計算出激光擴束器的參數(shù)的計算方法。

背景技術

激光加工過程中，通常要求激光在聚焦點的能量非常集中，保證激光加工聚焦點的能量密度，使得激光有效地工作。實際工作中通常選用激光擴束器來增加光束的直徑以及減小光束的發(fā)散角。其中，透鏡擴束器是最傳統(tǒng)、最廣泛采用的一種激光擴束器。如圖1所示為激光擴束器的結構圖。其中，O為點光源，負透鏡A和正透鏡C依次安放在點光源O的一側，且焦距分別是F_A和Fc。

不同的激光，使用激光擴束器時要求符合的參數(shù)也不同。要實現(xiàn)所需的遠場(目標距離處)尺寸和發(fā)散角，往往需要調整激光擴束器的間距。即需要根據(jù)激光擴束器的使用距離，選擇一定焦距的正負透鏡并兩者的間距。若每次更換所使用的激光束時都要根據(jù)公式由人工計算而得，不僅效率較低而且精度較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種激光擴束器參數(shù)的計算方法，以解決現(xiàn)有技術的缺失。

有鑒于此，本發(fā)明提供一種激光擴束器參數(shù)的計算方法，可自動計算激光擴束器的參數(shù)，上述激光擴束參數(shù)的計算方法包括：測量光束發(fā)散角參數(shù)；將上述光束發(fā)散角參數(shù)、擴束前光束尺寸以及擴束后光束尺寸輸入激光擴束計算器；以及上述激光擴束計算器自動計算上述激光擴束器的參數(shù)。

綜上所述，本發(fā)明所采用的激光擴束器參數(shù)的計算方法，可以根據(jù)實驗測得的激光擴束器的發(fā)散角以及預設的光束尺寸，不僅自動計算出激光擴束器的最佳匹配鏡片的焦距以及上述最佳匹配鏡片的間距，還能評估出在滿足擴束后光斑尺寸的前提下，該擴束器系統(tǒng)適用的傳輸距離和在傳輸后的發(fā)散角。該計算器可以方便的安裝在實驗室等場合，方便各種激光器的擴束器的鏡片選配。

附圖說明

圖1所示為激光擴束器的結構圖。

圖2所示為本發(fā)明的激光擴束器參數(shù)的計算方法的流程圖。

圖3所示為光斑在不同位置處的發(fā)散角大小。

圖4所示為相干光束發(fā)散角的補償圖。

圖5所示為激光光束從一個點光源出射示意圖。

圖6所示非相干光束發(fā)散角補償圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂，給出較佳實施例并結合附圖，對本發(fā)明作進一步說明。

如圖2所示為本發(fā)明的激光擴束器參數(shù)的計算方法的流程圖。

步驟10，測量光束發(fā)散角參數(shù)。

對于理想的激光光源，發(fā)散角為零，但對于實際激光光源，往往激光器的光束發(fā)散角不是零，這里的光束發(fā)散角參數(shù)包括光束總發(fā)散角、相干發(fā)散角和非相干發(fā)散角，如下表示為：θ＝Θ+α·d，其中，θ為光束總發(fā)散角，α為相干光束發(fā)散角，Θ為非相干光束發(fā)散角，d為光斑尺寸。如圖3所示為光斑在不同位置處的發(fā)散角參數(shù)的大小。其中理想激光光束21的總發(fā)散角θ為0，實際激光光束22的相干光束發(fā)散角α隨著光斑位置X的增大而增大，非相干光束發(fā)散角Θ也隨著光斑位置X的不同而不同。特定光束的光束發(fā)散角參數(shù)用如下的實驗測量得到：(1)用小孔光闌遮擋激光光束，僅讓激光光束的中心部分通過小孔，在第一預設距離處測量光斑大小進而計算出非相干發(fā)散角Θ，其中第一預設距離為激光光源到激光擴束器入口處的距離。(2)在距離激光光束第二預設距離處測量激光光束整體發(fā)散后的尺寸，進而計算出光束總發(fā)散角θ的值，其中第二預設距離為激光光源到目標物體的距離，即該激光擴束器適用的傳輸距離。(3)由于激光出口光束的尺寸由激光快門出口處的光闌限定(d已知)，光斑中心處的非相干光束發(fā)散角Θ已測出，故相干光束發(fā)散角α＝(θ-Θ)/d，且由于α=dθdx,]]>可以方便的計算出相干光束發(fā)散角α(mrad/mm)的值。這樣，就可以測得特定激光光束的發(fā)散角參數(shù)。

步驟20，將光束發(fā)散角參數(shù)、擴束前光束尺寸以及擴束后光束尺寸輸入激光擴束計算器。

這里的光束發(fā)散角參數(shù)指的就是步驟10種所測得的光束總發(fā)散角θ，非相干光束發(fā)散角Θ和相干光束發(fā)散角α。擴束后光束尺寸包括放大前的光束尺寸以及放大后的光束尺寸。

步驟30，上述激光擴束計算器自動計算上述激光擴束器的參數(shù)。