[發明專利]連續可調大尺寸整形系統以及方法

在審

• 申請號: 202011601790.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112872582A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 王雪輝;溫彬;王建剛
• 申請（專利權）人: 武漢華工激光工程有限責任公司
• 主分類號: B23K26/073
• 分類號: B23K26/073;G02B27/09
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 胡建文

本發明涉及激光加工技術領域，提供了一種連續可調大尺寸整形系統，包括光束整形器件、聚焦鏡以及可調節所述光束整形器件的衍射角度的連續可調廣角變倍角度放大鏡組，所述光束整形器件、所述連續可調廣角變倍角度放大鏡組以及所述聚焦鏡沿光路的方向依次布設；所述連續可調廣角變倍角度放大鏡組包括沿光路方向依次布設的雙凸透鏡、彎月透鏡、倒彎月透鏡以及雙凹透鏡，所述彎月透鏡的凸出的一側朝向所述雙凸透鏡，所述倒彎月透鏡凸出的一側朝向所述雙凹透鏡。還提供一種連續可調大尺寸整形方法。本發明經過連續可調廣角變倍鏡頭，整形鏡片的衍射角度得到了調節，根據實際使用的需求調節不同的放大倍率后光束經過聚焦鏡匯聚得到需要的整形光束。

技術領域

本發明涉及激光加工技術領域，具體為一種連續可調大尺寸整形系統以及方法。

背景技術

隨著激光加工技術領域的發展，激光已經應用于國民經濟的各個領域，但是由于激光的光斑分布是成高斯形狀分布的，即中心的能量遠高于邊緣的能量，這在很多應用中會對加工產生影響，所以隨著激光應用的不斷地發展，對于激光光斑的能量分布提出了不同的要求，所以激光光斑整形應運而生，對于激光光斑的整形方法也很多，包括折射法，二元光學法，全息法，微透鏡陣列法，非球面透鏡組，雙折射透鏡組等等，最后可將光斑整形成同一個平面的點陣光斑分布，立體三維空間的點陣光斑分布，環形光斑，平頂光斑，縱向多焦點光斑，以及各種形狀的光斑等，這些光斑的形成基本都是基于標量模型，矢量模型或者光線模型對光束的調制整形而成，標量模型需要利用不同的算法進行不限次的迭代的方式非常耗時，容易陷入局部最小，不適用于亞波長級別的衍射元件，矢量模型的矢量模糊控制迭代算法可以解決這一問題，但是這個模型具有很多主觀的數據，光線模型可以利用現有的光學設計軟件，但是需要外部的擴展，即在現有軟件基礎上增加一些編程，設計出來的整形器件是固定的，如果有一個參數的改變，就會出現新一輪的論證設計到加工，然而現實的應用時多樣化的，有很多不確定因素的，并不能完全的限制使用，所以這種會給現實使用帶來了很多的限制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種連續可調大尺寸整形系統以及方法，解決了光束經過整形光路整形后衍射角度固定不可調的問題。

為實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案：一種連續可調大尺寸整形系統，包括光束整形器件、聚焦鏡以及可調節所述光束整形器件的衍射角度的連續可調廣角變倍角度放大鏡組，所述光束整形器件、所述連續可調廣角變倍角度放大鏡組以及所述聚焦鏡沿光路的方向依次布設；所述連續可調廣角變倍角度放大鏡組包括沿光路方向依次布設的雙凸透鏡、彎月透鏡、倒彎月透鏡以及雙凹透鏡，所述彎月透鏡的凸出的一側朝向所述雙凸透鏡，所述倒彎月透鏡凸出的一側朝向所述雙凹透鏡。

進一步，所述彎月透鏡和所述倒彎月透鏡之間的間距為可調間距，調整的范圍在25～414mm之間。

進一步，所述倒彎月透鏡和所述雙凹透鏡之間的間距為可調間距，調整的范圍在108～61.6mm之間。

進一步，所述光束整形器件的衍射角度可以調整為原來的5～10倍。

進一步，所述光束整形器件為衍射整形鏡片。

進一步，所述連續可調廣角變倍角度放大鏡組改變光束的光斑尺寸，不改變強度分布和形狀分布。

本發明實施例提供另一種技術方案：一種連續可調大尺寸整形方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，先按照光路的方向依次布設光束整形器件、雙凸透鏡、彎月透鏡、倒彎月透鏡、雙凹透鏡以及聚焦鏡；

S2，調整所述彎月透鏡和所述倒彎月透鏡之間的間距，調整所述倒彎月透鏡和所述雙凹透鏡之間的間距。

進一步，在25～414mm之間的范圍內調整所述彎月透鏡和所述倒彎月透鏡之間的間距。

進一步，在108～61.6mm之間的范圍內調整所述倒彎月透鏡和所述雙凹透鏡之間的間距。