[實用新型]一種產生低散斑環形光束的光學系統

有效

• 申請號: 201820982495.6
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN208224631U
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 陳琛
• 申請（專利權）人: 陳琛
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B27/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型揭示了一種產生低散斑環形光束的光學系統，該系統包括在同一光路上依次設置的激光器、準直擴束系統、第一錐透鏡、第二錐透鏡和聚焦透鏡，激光器輸出激光入射準直擴束系統，準直擴束后的激光光束經過光闌限制后，再經過散斑衰減器形成低散斑準直激光光束，低散斑準直激光光束入射第一錐透鏡形成交叉的低散斑錐形光束，在交叉的低散斑錐形光束交叉點后設置有第二錐透鏡，交叉的低散斑錐形光束入射第二錐透鏡形成中空的低散斑柱狀準直激光光束，中空的低散斑柱狀準直激光光束入射聚焦透鏡后在聚焦平面處形成低散斑環形聚焦光斑。該系統可獲得低散斑環形光束，適用于精密激光打孔應用領域，該光學系統結構簡單，光束能量利用率高。

技術領域

本實用新型涉及一種產生低散斑環形光束的光學系統，屬于激光加工技術領域。

背景技術

激光加工是利用光的能量經過透鏡聚焦后在焦點上達到很高的能量密度，靠光熱效應來加工的。 激光加工不需要工具、加工速度快、表面變形小，可加工各種材料。用激光束對材料進行各種加工，如打孔、切割、劃片、焊接、熱處理等。

激光加工屬于無接觸加工，并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調，因此可以實現多種加工的目的。它可以對多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點的材料。激光加工柔性大主要用于切割、表面處理、焊接、打標和打孔等。與傳統加工技術相比，激光加工技術具有材料浪費少、在規模化生產中成本效應明顯、對加工對象具有很強的適應性等優勢特點。

自1960年激光器問世后不久，人們就觀察到了一種現象：被激光照明的物體，其表面呈現顆粒狀結構，這種顆粒狀態被取名為激光散斑。這種強度隨機分布的散斑圖樣，可以由激光在粗糙表面反射或激光通過不均勻媒質時產生。因為大多數物體表面對光波的波長（以氦氖激光器為例，λ≈0.6μm）來講是粗糙的，由于激光的高度相干性，當光波從物體表面反射時，物體上各點到適當距離的觀察點的振動是相干的，因此觀察點的光場是由粗糙表面上各點發出的相干子波的疊加。因為粗糙度大于光波波長，所以物體各點發出子波到達觀察點的位相是隨機分布的，相干疊加結果就產生了散斑的隨機強度圖樣──顆粒狀。激光散斑具有隨機性，無空間參照性，它與無線電收音機的電噪聲一樣，對激光加工有害的。

發明內容

本實用新型的目的就是為了解決現有技術中存在的上述問題，提出一種產生低散斑環形光束的光學系統。

本實用新型的目的將通過以下技術方案得以實現：一種產生低散斑環形光束的光學系統，該系統包括在同一光路上依次設置的激光器、準直擴束系統、第一錐透鏡、第二錐透鏡和聚焦透鏡，所述激光器沿光軸Z方向放置，在準直擴束系統與第一錐透鏡之間放置有用于對激光光束進行限制的光闌，所述激光器用于產生激光，所述激光器與準直擴束系統間隙設置，第一錐透鏡與第二錐透鏡對稱設置，第一錐透鏡的錐角與第二錐透鏡的錐角相等，準直擴束系統與第一錐透鏡之間設置有散斑衰減器，所述散斑衰減器放置于光學平臺上，所述散斑衰減器包括驅動機構、支架和毛玻璃，所述驅動機構上架設有支架，所述支架上等間距設置有用于與毛玻璃連接的連接橋，支架為剛性材質，連接橋為柔性硅膠或彈簧，驅動機構驅動支架高頻振動，進而帶動連接橋上的毛玻璃跟著高頻振動；激光器輸出激光入射準直擴束系統，準直擴束后的激光光束經過光闌限制后，再經過散斑衰減器形成低散斑準直激光光束，低散斑準直激光光束入射第一錐透鏡形成交叉的低散斑錐形光束，在交叉的低散斑錐形光束交叉點后設置有第二錐透鏡，交叉的低散斑錐形光束入射第二錐透鏡形成中空的低散斑柱狀準直激光光束，中空的低散斑柱狀準直激光光束入射聚焦透鏡后在聚焦平面處形成低散斑環形聚焦光斑。

優選地，所述激光器為氦氖激光器，氦氖激光器的波長為632.8nm。

優選地，所述聚焦透鏡為非球面聚焦透鏡。

優選地，所述非球面聚焦透鏡的焦距為0.5mm-10mm。

優選地，所述準直擴束系統包括第一準直擴束透鏡與第二準直擴束透鏡，第一準直擴束透鏡與第二準直擴束透鏡的焦點重合處放置有空間濾波器。