[發明專利]用于激光射束成形的光學系統及包括此系統的激光系統

有效

• 申請號: 201110426533.2
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102540471B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: L-K·丹格;S·巴爾特
• 申請（專利權）人: 喜利得股份公司
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 鄧斐

技術領域

本發明涉及一種用于對激光射束進行射束成形的光學系統以及一種包括這種光學系統的激光系統。

背景技術

入射的激光射束在界面上基本上被分光為三個部分：第一部分在界面上被反射(被反射的激光射束)，第二部分穿過界面進入第二光學介質(被透射的激光射束)以及第三部分在界面處被吸收(被吸收的激光射束)。被設置在具有不同折射率的兩種介質之間的面被定義為界面。在其上激光射束大部分從第一光學介質轉入第二光學介質的界面被稱為透射面。在其上激光射束大部分在一光學介質內部被轉向的界面被稱為反射面。被反射、被透射和被吸收的激光射束的量例如能夠通過入射激光射束的波長和/或入射角和/或界面的涂層而發生變化。

DE 10 2010 028 794公開了一種用于對激光射束進行射束成形的光學系統，該光學系統包括這樣一種光學元件，此光學元件至少部分地構造為帶有底面、平行于所述底面的頂面和與所述底面及頂面鄰接的側面(側周面)的基體。在此，該基體的側面至少部分地構造為激光射束的透射面。基體包括一個第一凹口，該凹口具有一個被設置在基體的頂面中的底面和一個側面，該側面至少部分地構造為激光射束的反射面。

入射的激光射束在構成第一反射面的第一凹口的側面上被轉向以及被轉變成環狀的激光射束。為了在目標面上產生水平線狀的激光標記，需要使入射的激光射束轉向90°。所述已知的用于對激光射束進行射束成形的光學系統提供了以低調節費用在目標面上產生線狀的激光標記的可能性。不足之處在于，該光學系統對第一反射面相對入射的激光射束的偏傾來說是很敏感的。

發明內容

本發明的目的是，開發一種用于對激光射束進行射束成形的光學系統以及具有這樣的光學系統的激光系統，該系統繼續降低調節費用，并且此外，該系統對反射面相對入射的激光射束的偏傾來說不敏感。

為實現上述目的，本發明提供一種用于對激光射束進行射束成形的光學系統，其包括：第一光學元件，該第一光學元件至少部分地構造為具有一底面、一頂面和一與所述底面及頂面鄰接的側面的基體，其中，所述側面至少部分地構造為所述激光射束的透射面，并且，所述基體包括第一凹口，該第一凹口具有一設置在所述基體的頂面中的第一底面和一至少部分地構造為激光射束的第一反射面并且產生一種至少部分呈環狀的激光射束的第一側面；所述基體包括第二凹口，該第二凹口具有一設置在所述基體的底面中的第二底面、一至少部分地構造為激光射束的透射面的第二頂面和一與該第二底面及第二頂面鄰接的第二側面，該第二側面至少部分地構造為所述至少部分呈環狀的激光射束的第二反射面；其特征在于：所述光學系統還包括用于對所述至少部分呈環狀的激光射束進行射束成形的第二光學元件，該第二光學元件被整合在所述基體的側面和/或所述第二凹口的第二側面中，或者，該第二光學元件直接與所述基體的側面鄰接。

相應地，本發明還提供一種激光系統，該激光系統包括用于產生激光射束的射束源和如上所述的光學系統。

本發明具有如下設計，即，基體包括一個第二凹口，該第二凹口具有設置在所述基體的底面中的底面、一個至少部分地構造為激光射束的透射面的頂面和一個與所述底面及頂面鄰接的側面(側周面)，該側面至少部分地構造為至少部分呈環狀的激光射束的第二反射面。其中，第一凹口的第一反射面與底面之間的夾角和第二凹口的第二反射面與底面之間的夾角相互間如此進行協調，使得入射的激光射束被轉向90°。

本發明的光學元件設置有激光射束的第一和第二反射面，其中，設置在頂面中的第一凹口的側面構成所述第一反射面，并且，設置在底面中的第二凹口的側面構成所述第二反射面。通過激光射束的二次(雙重)反射，本發明的光學系統對第一反射面相對入射的激光射束的偏傾不敏感。所述第一和第二反射面被整合在光學元件的基體中，從而，在對光學元件基體內第一和第二凹口的制造加工當中實現所述反射面的調節，并且只需要一個光學載體。

為了在目標面上產生一個360°封閉的線狀激光標記，其邊界線的方向導數為連續的所有邊界面(begrenzte Flaechen)都適合作為基體的底面。如果一處的方向導數是不連續的話，那么會導致環狀激光射束的斷開，這樣在目標面上的線狀激光標記就不是完全封閉的。對于不需要封閉的激光標記的應用情況，也可以采用其邊界線的方向導數在一處或者多處非連續的底面，例如在一個多角的底面中，在該底面中，側部范圍內的邊界線的方向導數是連續的，而在角點范圍內是非連續的。