[發明專利]一種基于光場調控技術的激光清洗裝置

在審

• 申請號: 202110223781.0
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN112859354A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 胡友友;陳康;張明明;竇健泰;荊慶麗;劉俊
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;B08B7/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王美麗

本發明公開了一種基于光場調控技術的激光清洗裝置，包括依次設置的激光器、擴束準直系統、光場調控鏡組和動態聚焦鏡組，所述的激光器經過擴束準直系統后入射到光場調控鏡組，所述的光場調控鏡組將激光器輸出的高斯光束整形為貝塞爾高斯光束、渦旋光束、徑向偏振光束、角向偏振光束，之后經過動態聚焦鏡組實現長焦深聚焦。本發明采用光場調控技術，將高斯光束整形為貝塞爾光束、渦旋光束、徑向偏振光束、角向偏振光束，易于實現超長焦深的聚焦，避免了平頂光束或矩形光斑聚焦場光場強度的空間分布敏感、在焦平面前后易發生較大的畸變、不利于長焦深聚焦場實現的缺點，可以顯著降低激光清洗加工材料表面的熱影響，降低加工材料表面的粗糙度。

技術領域

本發明涉及一種激光清洗裝置，尤其涉及一種基于光場調控技術的激光清洗裝置。

背景技術

激光清洗裝置的原理是將激光聚焦在材料表面實現銹層、油污等的剝離。但激光器的輸出光束大多為高斯光束，且高斯光束的中心光強大于邊緣光強，因此激光清洗過程中，邊緣的光強難以達到激光清洗的閾值，產生了熱效應，從而導致激光清洗表面的粗糙度增大。盡管部分廠商通過光束整形圓形高斯光束，經光束整形得到圓形平頂光束或矩形光斑，來降低激光清洗的熱影響，提高激光清洗的掃描速度。但是這種通過衍射光學元件整形得到的平頂光束或矩形光斑，其聚焦場光場強度的空間分布十分敏感，在焦平面前后易發生較大的畸變，不利于長焦深聚焦場的實現。

發明內容

發明目的：本發明目的是提供一種基于光場調控技術的激光清洗裝置，降低激光清洗加工材料表面的熱影響，提高加工速度，降低加工材料表面的粗糙度。

技術方案：本發明包括依次設置的激光器、擴束準直系統、光場調控鏡組和動態聚焦鏡組，所述的激光器經過擴束準直系統后入射到光場調控鏡組，所述的光場調控鏡組將激光器輸出的高斯光束整形后經過動態聚焦鏡組實現長焦深聚焦。

所述的光場調控鏡組將激光器輸出的高斯光束整形為貝塞爾高斯光束、渦旋光束、徑向偏振光束、角向偏振光束。

所述的光場調控鏡組采用軸錐鏡、波片或可變渦旋波片。

所述的波片包括四分之一波片和二分之一波片。

所述的光場調控鏡組采用軸錐鏡將高斯光束整形成貝塞爾光束。

所述的光場調控鏡組采用四分之一波片和可變渦旋波片將高斯光束整形成渦旋光束。

所述的光場調控鏡組采用二分之一波片和可變渦旋波片將高斯光束整形成徑向偏振光束或角向偏振光束。

所述光場調控鏡組的后方設有移動工作臺，所述的移動工作臺上放置有待清洗材料。

所述的動態聚焦鏡組包括多個透鏡，能夠同時實現光斑大小和焦距的動態變化。

有益效果：本發明采用光場調控技術，將高斯光束整形為貝塞爾光束、渦旋光束、徑向偏振光束、角向偏振光束，易于實現超長焦深的聚焦，避免了平頂光束或矩形光斑聚焦場光場強度的空間分布敏感、在焦平面前后易發生較大的畸變、不利于長焦深聚焦場實現的缺點，可以顯著降低激光清洗加工材料表面的熱影響，降低加工材料表面的粗糙度。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖；

圖2為本發明的高斯光束整形成貝塞爾光束的光場調控鏡組；

圖3為本發明高斯光束整形成渦旋光束的光場調控鏡組；

圖4為本發明高斯光束整形成徑向、角向偏振光束的光場調控鏡組。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。