[發(fā)明專(zhuān)利]基于達(dá)曼光柵的線(xiàn)性平頂光斑的發(fā)生系統(tǒng)、方法及設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211030700.6
• 申請(qǐng)日: 2022-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115113409B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃永忠;何劉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都萊普科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/09
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/09
• 代理公司: 北京卓嵐智財(cái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11624
• 代理人: 蔡永波

本申請(qǐng)的實(shí)施例提供了一種基于達(dá)曼光柵的線(xiàn)性平頂光斑的發(fā)生系統(tǒng)、方法及設(shè)備，該系統(tǒng)涉及光學(xué)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括：達(dá)曼光柵、聚焦鏡和柱面鏡。達(dá)曼光柵和柱面鏡分別設(shè)置在聚焦鏡的兩側(cè)，并且達(dá)曼光柵的位置與聚焦鏡的焦平面的位置匹配。達(dá)曼光柵，用于接受第一高斯光束的照射，并將第一高斯光束分束成多個(gè)第二高斯光束。聚焦鏡，用于接受多個(gè)第二高斯光束的照射，并將多個(gè)第二高斯光束折射成相互平行的多個(gè)第三高斯光束。柱面鏡，用于接受多個(gè)第三高斯光束的照射，并將多個(gè)第三高斯光束折射成線(xiàn)性平頂光束。線(xiàn)性平頂光束包括線(xiàn)性平頂光斑。該系統(tǒng)能夠有效地將高斯光束轉(zhuǎn)化為較為均勻的線(xiàn)性平頂光斑，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，效率更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及光學(xué)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于達(dá)曼光柵的線(xiàn)性平頂光斑的發(fā)生系統(tǒng)、方法及設(shè)備。

背景技術(shù)

圖1為高斯光束和平頂光束的區(qū)別示意圖，請(qǐng)參照?qǐng)D1。高斯光束是一種強(qiáng)度在空間上呈現(xiàn)高斯分布的光束，也即是說(shuō)，高斯光束的中間強(qiáng)度十分高，往外沿著高斯輪廓逐漸下降。激光一般都是高斯光束。平頂光束是一種強(qiáng)度分布平整且均勻的光束，其邊緣尖銳，能量迅速下降至零。平頂光束的形狀可以是正方形、矩形、直線(xiàn)、圓形或其他任何形狀。其中，平頂光束聚焦之后可以生成平頂光斑（平頂光斑的光斑直徑如圖1所示）。

從圖1可以看出，相較于平頂光束，高斯光束的能量分布較為不均勻，在灼燒閾值以上的過(guò)剩能量（也即中間能量）過(guò)高，這會(huì)引起局部溫度過(guò)高從而影響激光與物質(zhì)間的相互作用。并且高斯光束的兩翼能量過(guò)低，這降低了能量的利用率。因此，與高斯激光束相比，平頂光束能更有效地利用能量。另外，平頂光束由于其更加均勻，因此使用平頂光束焊接或切割，都將更加準(zhǔn)確，并且對(duì)周?chē)鷧^(qū)域的損傷也會(huì)減少。

如何將高斯光束轉(zhuǎn)化為線(xiàn)性平頂光斑成為人們研究關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，有兩種方案可以將高斯光束轉(zhuǎn)化為平頂光束。一種方案是使用柱面鏡，對(duì)高斯光進(jìn)行單方向的壓窄。這種方式雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但產(chǎn)生的平頂光束均勻性欠佳。而為了得到較為均勻的線(xiàn)性平頂光斑，則需要使用光闌對(duì)光斑進(jìn)行截取，這又會(huì)極大的損失光能量，效率低下。另一種方案是基于衍射光學(xué)元件對(duì)高斯光束進(jìn)行光束整形。這種方式中的衍射光學(xué)元件通常需要多臺(tái)階套刻的加工方案，難以加工，且對(duì)入射光條件的精確性要求嚴(yán)苛，難以調(diào)節(jié)，且成本過(guò)高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請(qǐng)的目的在于提供一種基于達(dá)曼光柵的線(xiàn)性平頂光斑的發(fā)生系統(tǒng)、方法及設(shè)備，能夠有效地將高斯光束轉(zhuǎn)化為較為均勻的線(xiàn)性平頂光斑，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，效率更高。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于達(dá)曼光柵的線(xiàn)性平頂光斑的發(fā)生系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括達(dá)曼光柵、聚焦鏡和柱面鏡；其中，達(dá)曼光柵和柱面鏡分別設(shè)置在聚焦鏡的兩側(cè)，并且達(dá)曼光柵的位置與聚焦鏡的焦平面的位置匹配；達(dá)曼光柵，用于接受第一高斯光束的照射，并將第一高斯光束分束成多個(gè)第二高斯光束；聚焦鏡，用于接受多個(gè)第二高斯光束的照射，并將多個(gè)第二高斯光束折射成相互平行的多個(gè)第三高斯光束；柱面鏡，用于接受多個(gè)第三高斯光束的照射，并將多個(gè)第三高斯光束折射成線(xiàn)性平頂光束；其中，線(xiàn)性平頂光束包括線(xiàn)性平頂光斑。

第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于達(dá)曼光柵的線(xiàn)性平頂光斑的發(fā)生方法。該方法應(yīng)用于基于達(dá)曼光柵的線(xiàn)性平頂光斑的發(fā)生系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括達(dá)曼光柵、聚焦鏡和柱面鏡；其中，達(dá)曼光柵和柱面鏡分別設(shè)置在聚焦鏡的兩側(cè)，并且達(dá)曼光柵的位置與聚焦鏡的焦平面的位置匹配。第二方面所述的方法包括：達(dá)曼光柵接受第一高斯光束的照射，并將第一高斯光束分束成多個(gè)第二高斯光束；聚焦鏡接受多個(gè)第二高斯光束的照射，并將多個(gè)第二高斯光束折射成相互平行的多個(gè)第三高斯光束；柱面鏡接受多個(gè)第三高斯光束的照射，并將多個(gè)第三高斯光束折射成線(xiàn)性平頂光束；其中，線(xiàn)性平頂光束包括線(xiàn)性平頂光斑。

第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于達(dá)曼光柵的線(xiàn)性平頂光斑的發(fā)生設(shè)備，包括高斯光束生成器、控制器和第一方面所述的基于達(dá)曼光柵的線(xiàn)性平頂光斑的發(fā)生系統(tǒng)；所述控制器，用于控制所述高斯光束生成器生成第一高斯光束，并使得所述第一高斯光束向所述系統(tǒng)照射。