[發明專利]光束變換裝置及激光裝置

在審

• 申請號: 201710396073.0
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN106970471A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 侯杰;李旭
• 申請（專利權）人: 北京華岸科技有限公司
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B7/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 劉鋒

技術領域

本發明涉及光束變換技術領域，尤其是涉及一種光束變換裝置及激光裝置。

背景技術

在微電子學、生物醫學、信息產業領域，人們越來越多地使用各種光束，尤其是激光束作為刻刀，來解決微芯片制造、光盤存儲器、微型編碼器的制作、激光標記標刻等有關精細加工問題。

目前在相關工廠的生產線上廣泛使用的是TEMoo單模激光束，但是，因為該激光束遵循的是高斯分布特性，激光束的中心強度高而邊緣強度弱，且能量發散，從而使得被刻劃的線條、文字、圖案的輪廓不清、邊緣模糊，滿足不了超精微加工的特殊要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光束變換裝置及激光裝置，以緩解了現有激光的能量分布不合理，激光束的中心強度高而邊緣強度弱，且能量發散的技術問題。

本發明提供的光束變換裝置，包括準直組件和光束變換單元，所述準直組件用于形成平行光束，所述平行光束經過所述光束變換單元后的輸出光束的橫截面為環形；

所述光束變換單元包括依次設置的第一光學元件和第二光學元件，所述第一光學元件包括第一面和第二面，所述第二面為向所述第一光學元件內凹的圓錐面；所述第一光學元件用于將平行入射光變為發散的出射光，所述發散的出射光照射在第二光學元件的入射面，且照射在所述第二光學元件入射面上的各位置的光束的入射角相同；

所述第二光學元件包括第三面和第四面，所述第四面與所述第一面平行，所述第三面為背向所述第四面向外凸出的圓錐面，第二光學元件用于將進入第二光學元件內的光束變為平行的出射光。

進一步的，所述第一光學元件的第二面與所述第二光學元件的第三面或者第四面相對；

或者，所述第一光學元件的第一面與所述第二光學元件的第三面或者第四面相對。

進一步的，所述光束變換裝置包括殼體，所述第一光學元件和第二光學元件分別活動連接于所述殼體內，以使所述第一光學元件和第二光學元件之間的距離可調，用來調整從所述第二光學元件射出的輸出光的焦深。

進一步的，所述殼體內部間隔設置有多個插槽，且多個所述插槽沿所述光軸方向設置，所述第一光學元件和第二光學元件可選擇的插接在所述插槽內，以使所述第一光學元件和第二光學元件之間的距離可調。

進一步的，所述第一光學元件和第二光學元件均包括邊框，所述邊框上設置有向外凸出的提拉部，用于將所述第一光學元件與第二光學元件推入或者拉出所述插槽。

進一步的，所述殼體內設置有滑槽，所述第一光學元件和第二光學元件分別與所述滑槽滑動連接，以使所述第一光學元件和第二光學元件之間的距離可調。

進一步的，所述第一光學元件和第二光學元件均包括邊框，所述邊框包括連接桿；所述滑槽的橫截面為“T”形，所述連接桿包括棱柱段，所述棱柱段的橫截面為棱形，所述棱柱段與所述滑槽滑動連接，用于阻止連接桿以自身中軸線為轉軸發生轉動。

進一步的，所述連接桿包括圓柱段，所述圓柱段的外端露出所述殼體，向所述殼體內推動所述圓柱段，用于將所述棱柱段推離所述滑槽，以使所述連接桿以自身中軸線為轉軸發生轉動

進一步的，所述圓柱段上轉動連接有鎖緊螺母，所述鎖緊螺母擰緊后，用于防止所述連接桿與滑槽發生相對滑動。

本發明提供的激光裝置，包括光纖連接器、透鏡組和上述的光束變換裝置，所述透鏡組用于調整及準直從所述光纖連接器射出的光束。

本發明提供的光束變換裝置，包括準直組件和光束變換單元，光源經過準直組件可以形成平行光束，光束變換單元可以將平行光束轉變為橫截面為環形的環形光束。所述光束變換單元包括依次設置的第一光學元件和第二光學元件，所述第一光學元件包括第一面和第二面，所述第二面為向所述第一光學元件內凹的圓錐面；經過第一光學元件后的出射光為發散的，所述發散的出射光可以照射在第二光學元件的入射面，且照射在所述第二光學元件入射面上的各位置的光束的入射角相同。第二光學元件包括第三面和第四面，所述第四面與所述第一面平行，所述第三面為背向所述第四面向外凸出的圓錐面，從第一光學元件射出的發散光進入到第二光學元件后，射出的光束可以變為平行的出射光。平行光束經過光束變換單元，將發生連續的折射，光束經過第一光學元件的第二面將向外發生折射，且位于光束中心位置的光將向外側擴散，隨后進入到第二光學元件，再次經過第三面的折射作用，最后從第二光學元件輸出的光的橫截面為環形。環形光束能量更加集中，對加工來說，刻的更細，刻的更深。所以利用本發明提供的光束變換裝置輸出后的光束進行雕刻，得到的線條、文字、圖案的輪廓、邊緣清楚。