[實用新型]一種產生貝塞爾激光束的裝置

有效

• 申請號: 201520512683.9
• 申請日: 2015-07-15
• 公開（公告）號: CN204975690U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 王建剛;王雪輝;馮峰;程偉
• 申請（專利權）人: 武漢華工激光工程有限責任公司
• 主分類號: B23K26/064
• 分類號: B23K26/064;G02B27/09
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

1.一種產生貝塞爾激光束的裝置，其特征在于，包括錐形棱鏡(2)、第一聚焦鏡(4)和第二聚焦鏡(6)，其中，第一聚焦鏡(4)和第二聚焦鏡(6)構成4f系統，具體的：

錐形棱鏡(2)，用于將高斯激光束(1)整形為貝塞爾光束(3)；

所述貝塞爾光束(3)經過第一聚焦鏡(4)后，形成環形激光(5)；

所述環形激光(5)經過第二聚焦鏡(6)后，形成加工材料所用的貝塞爾激光(7)，所述貝塞爾激光(7)具有指定的聚焦光斑和焦深。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述高斯激光束(1)的激光脈寬小于100ns。

3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于：經過錐形棱鏡(2)的兩束高斯激光束(1)能相互干涉產生貝塞爾光束(3)。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，錐形棱鏡(2)產生的貝塞爾激光光束，其激光能量密度I通過公式：

I(r,z)=2kπ(tan2β)(na-1)2zI0e-2(n-1)ztanα/ω0]]>

求得，其中，k為波矢量，β為錐形棱鏡(2)的楔角，n_a為錐形棱鏡(2)的折射率，z為貝塞爾光束(3)沿傳播方向坐標，I₀為高斯激光束(1)能量密度，ω₀為高斯激光束(1)的束腰大小。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，錐形棱鏡(2)產生的貝塞爾激光光束，其焦深通過公式：

求得，其中，D為入射光束直徑，n為錐形棱鏡(2)折射率，α為錐形棱鏡(2)鍥角。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于,激光器發出的激光束先通過錐形棱鏡(2)產生兩束特定夾角的高斯激光束(1)，所述夾角通過公式：

θ_b＝θ_a-arccos(n_acosθ_a)

求得，其中，n_a和θ_a分別為軸棱鏡的折射率和半頂角。

7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，第一聚焦鏡(4)和第二聚焦鏡(6)組成4f系統，對貝塞爾光束(3)進行相應的放大或縮小，形成材料切割需要的聚焦光斑和焦深。

8.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光器用于切割具有透光性的透明材料。

9.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，產生的貝塞爾波長范圍為1000nm到2000nm之間。

10.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，當被切割的透明材料與激光產生相對運動時，透明材料內部沿切割方向會產生內爆帶；切割完成后，在材料表面延切割路徑施加壓力，材料按既定切割方向裂開。