[發明專利]用于抑制衍射光學元件零級光斑的方法和相應的光學組件

在審

• 申請號: 202010195545.8
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN112394534A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 劉勁松;楊爾輔
• 申請（專利權）人: 蘇州奧譜頓光電科技有限公司
• 主分類號: G02B27/42
• 分類號: G02B27/42;G02B27/00
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 葉北琨;楊青

本發明用于抑制衍射光學元件零級光斑的方法，其包括：1)將衍射光學元件從光學組件的光路中取出；2)在所述光學組件的光路中加入一實體透鏡；3)沿著光軸移動所述透鏡，使所述透鏡的出射光束投射在所述工作平面上的光斑尺寸大于原光學組件的零級衍射光斑的尺寸，并且小于原光學組件的一級衍射光束投射在所述工作平面上的光斑尺寸；以及4)重新在光路中插入所述衍射光學元件。本發明還提供相應的用于抑制衍射光學元件零級光斑的光學組件。本發明可以較好地適配現存的基于衍射光學元件的器件或設備，通過較為簡化的措施即可對這些現存器件或設備進行升級改造，以抑制零級光斑，改善輸出光束的品質。

技術領域

本發明涉及光學技術和衍射光學技術領域，具體地說，本發明涉及用于抑制衍射光學元件零級光斑的方法和相應的光學組件。

背景技術

衍射光學元件(Diffractive Optical Elements,縮寫為DOE)已經成為眾多廠商(例如激光器產商)與激光用戶不可或缺的光學元件之一。通過DOE的表面微結構設計可以光的相位，使輸入特定光的時候輸出任何符合設計的光強分布的光，從而幫助實現傳統光學系統難以實現的許多光學功能和操作。在許多應用領域，衍射光學技術擁有高效率、高精度、小尺寸、低重量等諸多優勢，因此越來越受到市場的青睞。當前，衍射光學元件已被廣泛應用于激光熱處理、激光硬化、激光處理半導體晶圓、激光焊接、激光打孔、激光打標、醫療美容等諸多領域，具有良好的經濟效益。

衍射光學元件的重要功能之一是對光束進行整形。由激光器直接輸出的光束通常是單模或多模的高斯光束，難以直接用于工業、醫療和消費電子等領域的某些場景(或對工業、醫療和消費電子等領域的某些場景難以直接應用)。而光束整形器可以將單模或多模的高斯光束整形為均勻分布、準均勻分布、或者功率密度分布呈現M型分布(即光斑邊沿強中心弱)的光束。常見的光束整形器通常包括準直鏡和衍射光學元件。其中，準直鏡用于將光束準直，以使得衍射光學元件可以輸出所預期的光斑圖案。光斑圖案例如可以是圓形、矩形、正方形、線形或其他形狀的均勻強度的光斑。并且該光斑在特定的工作平面上具有高質量的銳利邊緣，從而為工業界提供高質量的激光加工能力。

然而，盡管具有諸多優勢，衍射光學元件仍然存在一些亟待解決的問題。例如衍射光學元件的輸出光束往往會存在中心零級光斑的問題。對于指向衍射光學元件的入射光束(通常是準直光束)來說，始終存在一部分光束沒有被衍射，而這些光束從衍射光學元件的中心直接穿過進入工作平面，就形成了零級光斑。零級光斑的功率密度通常為衍射一級光斑功率密度的數倍，往往導致衍射光學元件的均勻性明顯下降，有時甚至會導致輸出光斑的局部區域的功率密度超過閾值，嚴重影響衍射光學元件的使用。所以人們期待能夠抑制衍射光學元件的零級光斑的解決方案。