[實用新型]一種產生橢圓空心聚焦光束的光學系統

有效

• 申請號: 201721033225.2
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN207020405U
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 褚安卓
• 申請（專利權）人: 褚安卓
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種產生橢圓空心聚焦光束的光學系統，屬于激光光束整形技術領域。

背景技術

近年來，隨著激光技術的發展，激光加工的能力不斷增強。但現有激光打孔裝置較多地采用掃描切割的方式來實現較大孔徑的加工且加工表面不光滑。

空心光束，指的是一種在傳播方向上中心光強為零的環狀光束，也稱為“暗中空光束”。一般來講，按光束截面的對稱性，空心光束可分為“圓形空心光束”、“橢圓形空心光束”和“矩形空心光束”，橢圓形空心光束介于圓形和矩形空心光束之間?？招墓馐哂幸幌盗行路f獨特的物理性質，在激光加工領域，聚焦的空心光束可以替代傳統的機械打孔和激光掃描切割打孔技術，在材料上直接燒蝕打孔，具有非接觸、速度快、孔面光滑無毛刺等優點，目前已經在工業領域得到了廣泛的使用。

自20世紀90年代以來，人們采用多種方法產生了各種不同的空心光束，如拉蓋爾 -高斯光束、貝塞爾 -高斯光束、面包圈光束等，形成了一個空心光束家族，并得到了很好的實驗結果。目前已公開的產生橢圓空性光束的方法主要有相位板法，全息法等。受材料本身的影響，相位板和全息片的激光損傷閾值通常較低，一般只能用在低強度激光系統中。

在激光加工領域，對激光的強度要求比較高，因此要求激光整形系統中的各光學元件透過率、抗激光損傷閾值都比較高。

發明內容

本發明的目的就是為了解決現有技術中存在的上述問題，提供一種產生橢圓空心聚焦光束的光學系統。

本發明的上述目的，其得以實現的技術解決方案：一種產生橢圓空心聚焦光束的光學系統，該系統包括光學平臺，所述光學平臺上放置有激光器，沿所述激光器的激光光路依次放置有準直透鏡組、光闌、橢圓錐面透鏡、聚焦透鏡組，其中，所述激光器、準直透鏡組、光闌、橢圓錐面透鏡和聚焦透鏡組的中心都在光軸上，所述激光器、準直透鏡組、光闌、橢圓錐面透鏡和聚焦透鏡組可根據需要在所述光學平臺上沿軸向任意滑動；所述激光器發出激光，經所述準直透鏡組準直后形成準直光束，該準直光束再經過光闌孔限制后，經所述橢圓錐面透鏡轉換形成空心光束，該空心光束再經過聚焦透鏡組聚焦，在所述聚焦透鏡組焦平面附近得到聚焦橢圓空心光束。

優選地，所述準直透鏡組由至少一片正光焦度的非球面透鏡組成。

優選地，所述橢圓錐面透鏡的錐面為凸起結構。

優選地，所述激光器為He-Ne激光器或半導體激光器。

優選地，所述聚焦透鏡組由至少一片正光焦度的非球面透鏡組成。

優選地，所述光闌為小孔。

優選地，所述光闌孔直徑可調。

本實用新型技術方案的優點主要體現在：本實用新型提出了一種產生橢圓空心聚焦光束的光學系統，該光學系統中各光學元件都可用玻璃材質制造，具有透過率高，抗強激光損傷的優點，同時整個光學系統結構簡單、方便裝調，在使用過程中通過改變橢圓錐面透鏡與聚焦透鏡組的間距，可以實現聚焦橢圓空心光束大小的調節。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種產生橢圓空心聚焦光束的光學系統在YZ面內投影的光路示意圖。

圖2是本實用新型的一種產生橢圓空心聚焦光束的光學系統在XZ面內投影的光路示意圖。

圖3是本實用新型橢圓錐面透鏡的立體結構示意圖。

圖4是本實用新型橢圓錐面透鏡在XY面內投影的結構示意圖。

圖5是本實用新型橢圓錐面透鏡在YZ面內投影的結構示意圖。

圖6是本實用新型橢圓錐面透鏡在XZ面內投影的結構示意圖。

圖7是本實用新型的一種產生橢圓空心聚焦光束的光學系統的光斑示意圖。

具體實施方式

本實用新型的目的、優點和特點，將通過下面優選實施例的非限制性說明進行圖示和解釋。這些實施例僅是應用本實用新型技術方案的典型范例，凡采取等同替換或者等效變換而形成的技術方案，均落在本實用新型要求保護的范圍之內。

本實用新型揭示了一種產生橢圓空心聚焦光束的光學系統，如圖1-圖2所示，該系統包括光學平臺，所述光學平臺上放置有激光器1，沿所述激光器的激光光路依次放置有準直透鏡組2、光闌3、橢圓錐面透鏡4、聚焦透鏡組5，其中，所述激光器1、準直透鏡組2、光闌3、橢圓錐面透鏡4和聚焦透鏡組5的中心都在光軸上，所述激光器為He-Ne激光器或半導體激光器，在本實施例中，所述激光器優選為半導體激光器。