[发明专利]使光均匀化的装置和用于在工作面内产生线性光强分布的激光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于使光均匀化的装置和用于在工作面内产生 线性光强分布的激光装置。

背景技术

所述类型的装置已由US2004/0130790公开。其中所描述的使光 均匀化的装置具有透镜阵列，在阵列中多个、特别是所有的透镜在光 圈、焦距和必要时其它参数上不同于所有其它透镜。通过这些透镜在 阵列中的尤其是随机的分布，实现了光的良好均匀化。

另一种均匀化装置由WO 2005/085935公开。其中所描述的装置 中多个双凸柱面透镜彼此相邻地排列在一个透镜阵列中，其中每个透 镜大小相等并具有相同的焦距。采用这种装置可以在工作面内获得被 称为“顶帽”(“Top-Hat”)的光强分布。这种光强分布具有例如 非常好的均匀性和非常陡峭的边沿。

然而特定的应用希望倾斜的边沿具有规定的斜度。在现有均匀化 技术中这可以通过散焦实现。但是这种方法实现的光强特性总的来说 不好，并且难以控制。一种应用例如是长的合成到一起的光线，这些 光线利用开始处所提到的激光装置来形成。

按照现有技术，长的激光光线(它们例如超过100毫米)只通过 光源和光线间相应大的距离而形成。这里典型的是此距离至少与光线 长度一样大。在工业应用中通常不存在如此大的空间，尤其是光线长 度大于1米的情况下。

开始处所述类型的激光装置已由US 6717105B1公开。其中所描 述的激光装置包括多个激光源，它们被分别配置一个光学元件。这些 光学元件分别由激光源的激光光线形成具有线性光强分布的激光射 线，其中这些单个的激光射线可以在一个工作面内叠加成共同的线性 光强分布。

发明内容

本发明要解决的技术问题是给出一种如开始处所述类型的装置， 用它可以在工作面内获得具有规定斜度边沿的“顶帽轮廓”光强分布。 此外本发明要解决的技术问题还在于提供一种激光装置，用它可以在 工作面内产生线性的光强分布，它相对较长，并且其中光源不需要远 离工作面。

本发明有关装置的任务由具有根据本发明所述区别特征的开始 处所述类型的装置完成，本发明有关激光装置的任务由具有根据本发 明所述区别特征的开始处所述类型的激光装置完成。

按照本发明，用于使光均匀化的装置包括具有多个透镜的透镜阵 列，要被均匀化的光能穿过这些透镜，其中透镜阵列中的透镜具有至 少两种不同的中心间距，其中，透镜的中心间距从里向外减小或增大， 并且能产生梯形光强分布。这样特别是在透镜阵列中各个透镜有同时 恒定焦距的情况下通过改变中心间距(Pitch)实现所希望的均匀化射 线特性。其结果是，具有不同大小的场迭加在场透镜的焦点处。这个 原理适合于单阶以及二阶的均匀化，也适用于使用单一的均匀化装置。 本发明的核心是均匀化装置，它对于一个或两个轴产生规定的、梯形 的角度分布。

优选地，所述透镜的中心间距在透镜阵列的中心最小，并从中心 向透镜阵列的边缘连续增大。

优选地，多个透镜的焦距相等。

优选地，所有透镜的焦距均相等。

优选地，该装置包括两个具有多个透镜的透镜阵列，要被均匀化 的光能够穿过它们。

优选地，这两个透镜阵列被相同地构造。

优选地，所述透镜被构造成柱面透镜。

按照本发明，一种用于在工作面内产生线性光强分布的激光装置 包括多个能够发射激光射线的激光器模块，还包括光学元件，这些光 学元件能够如此分别对激光器模块之一所发出的激光射线进行成形， 使得各单个激光器模块的激光射线在工作面内能够迭加成一个线性光 强分布，其中，激光装置的光学元件包括一个本发明所述的用于均匀 化的装置。这种激光装置的可能应用领域例如是材料加工，其中希望 激光器以例如25厘米的小工作间距发出具有例如110厘米宽度的长光 线。

优选地，所述光学元件能够如此对由一个激光器模块所发出的激 光射线进行成形，使得能够形成具有至少分段呈线性光强分布的激光 射线，其中各单个激光器模块的所述具有至少分段呈线性光强分布的 激光射线能够在工作面内迭加成一个线性光强分布。

优选地，每个激光器模块包括至少一个激光源。

优选地，所述至少一个激光源被构造成激光二极管条或激光二极 管条堆。

优选地，每个激光器模块包括准直装置。

优选地，每个激光器模块包括至少一个快轴准直透镜。