[發明專利]一種利用二元波帶片設計衍射多焦點元件實現軸向多焦點的方法

在審

• 申請號: 201610024854.2
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105467601A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 劉賀;彭亦超;王曉峰;潘嶺峰;馬衍強
• 申請（專利權）人: 北京潤和微光科技有限公司
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明提出一種利用二元波帶片設計衍射多焦點元件的方法，以及實現軸向多焦點的光路結構。

背景技術

多焦點元件在有調節能力的人工晶狀體、激光光盤讀取頭、3-D圖像的構建都發揮著獨特的作用。

在激光加工產業尤其是激光切割行業，對光束質量提出了越來越高的要求，除了要求光斑更精細化，同時對多樣的光斑形態也提出了要求。其中，多焦點在諸如透明材料(如玻璃、藍寶石)切割等領域得到了越來越多的應用。

產生多個焦點的方法很多，比較典型的有用分區透鏡實現多焦點，由于不同區孔徑不同，造成不同焦點的視場不同。二元菲涅爾波帶片也能實現多焦點，但這種方法不能準確控制焦點能量均勻性和數量。

本文的設計方法具有方法高效，結構極簡、光能利用率高、設計焦點數量和能量分布的自由度高的優點。

發明內容

一種利用二元波帶片設計的衍射多焦點元件。其光路結構沿激光傳播方向依次包括衍射多焦點元件、聚焦鏡。

第一步：由目標焦點F_l位置，得到衍射多焦點元件對應的焦距f₁，和聚焦鏡f₂。

第二步：由目標焦點能量分布，設計二元波帶片的相位分布c_l表征了各焦點能量。

第三步：得到獲得多焦點分布的相位函數其中為入射光初始相位，為聚焦鏡相位，為衍射元件的聚焦相位。

第二步：根據相位函數，制作衍射多焦點元件。

第二步：將激光光束擴束準直，滿足衍射多焦點元件對入射光的要求。

第三步：按照設計方案搭建光路，光路中沿激光出射方向依次有衍射多焦點元件、聚焦鏡。

第四步：在激光傳播方向，觀察光斑分布，調試像面的位置得到不同位置處的焦點。

附圖說明

圖1聚焦鏡或可實現聚焦功能的鏡頭模組。

圖2為均勻雙焦點元件徑向二元相位分布。

圖3為軸向雙焦點能量分布。

具體實施方式

多焦點元件配合聚焦鏡。

具體實施包括：

1、根據入射光參數(包括波長、束腰直徑、發散角)以及最終需要得到的焦點參數(焦點數量、各焦點位置、焦點能量分布)設計合適的多焦點元件、聚焦鏡。

2、按照設計方案調試光路，在適當工作距離處得到所需要的各個焦點。

實例和效果

實例1實現均勻雙焦點元件設計。

入射激光波長λ＝1.064μm，光斑半徑R＝1.5mm第一焦點焦距為f_a＝30mm，第二焦點焦距為f_b＝34mm。

第一步：由目標焦點焦距得到衍射元件的焦距f₁，和聚焦鏡焦距f₂。

第二步：將激光光束擴束準直，滿足衍射多焦點元件對入射光的要求。

第三步：按照設計方案搭建光路，光路中沿激光出射方向依次有衍射多焦點元件、聚焦鏡。

第四步：沿光軸方向，調試像面的位置，依次觀察光斑分布。

設計得到的多焦點元件徑向二元相位分布如圖2。

模擬得到的沿z軸焦點能量分布如圖3。