[发明专利]用于激光切割系统的相位调制装置

说明书

技术领域

本发明属于光学技术领域，涉及一种用于激光切割系统的装置，尤其是涉及一种用于激光切割系统的同心三区域相位调制装置。

背景技术

激光切割是激光加工行业中量要的一项应用技术,由于具有诸多特点,已广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器、电子、石油和冶金等工业部门。激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。

激光切割是用聚焦镜将激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料，并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动，从而形成一定形状的切缝。从二十世纪七十年代以来随着激光器及数控技术的不断完善和发展，目前已成为工业上板材切割的一种先进的加工方法。

现有的激光切割机中光束聚焦特性，在光学系统清晰明了，但是目前激光切割机鲜有考虑到近期在光学领域的光参量调控新技术。现有技术中存在激光切割机系统，如美国专利，专利名称：Laser cutting machine，专利号US005093549A；中国发明专利，专利名称：精密加工激光切割机，专利号：ZL 200510086252.1，利用待切割物与聚焦激光相互作用产生的弧光作为波前探测器的信标波前，或者同时利用少部分激光经后向反射器的反射回光作为激光自身像差信标，并由波前控制器把波前探测器得到的信号经过控制算法形成控制信号或者经数据融合形成控制信号，驱动电控系统使变形反射镜产生相应形变，补偿聚焦光斑与待切割物相互作用产生的热量引起的热致扰动，或者同时补偿激光自身的波前像差和分光镜的热变形像差，最终使到达待切割物的高能激光具有良好的聚焦光斑质量。上述两个在线技术虽然具有一定优点，但存在本质不足，未考虑到波前相位对激光焦点的影响，激光束焦点区域光场分布未得到优化，焦深较短，限制了激光激光割系统的使用。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种具有可调制入射光束波前相位分布，拓展焦深的用于激光切割系统的相位调制装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于激光切割系统的相位调制装置，包括透光材质制成的基板，所述基板上正对于激光入射光束的一面设有同心的中心圆形区域、内圆环形区域及外圆环形区域，中心圆形区域和外圆环形区域两个部分对激光入射光束相位延迟与内圆环形区域对激光入射光束相位延迟的相差为π；外圆环形区域的外边缘半径与激光入射光束半径相等，内圆环形区域的外边缘圆形半径为外圆环形区域的外边缘半径的0.47-0.53倍，内圆环形区域的内边缘圆形半径为外圆环形区域的外边缘半径的0.17-0.23倍。

进一步的，所述内圆环形区域上涂覆有一层反射率大于80%的反射膜。 

激光束经过物镜聚焦，焦点区域光场分布不仅与聚焦光学系统参数有关，也受到入射光束本身参数影响，并且影响巨大，光束波强相位和偏振态分布可以调控焦点区域光强分布，本发明对激光入射光束进行波前相位进行调控，包括中心圆形、内圆环形和外圆环形三个区域，选择适当内圆环形内径和外径，可以得到焦深拓展倍数不小于2的激光焦斑，可以提高现有激光切割系统性能，拓展实用范围。

本发明用于激光切割系统的工作过程为：在现有的激光切割系统中，将本发明设置于平行光束光路中，入射光束经过本发明后，激光束波前相位得到调制，波前相位经过调制的激光束经过物镜聚焦后得到激光切割光斑，所得光斑焦深比未有本发明的激光切割系统焦深至少延拓2倍，切割断面垂直性好，增加切割厚度，提高激光切割质量，扩展激光切割机应用范围

综上所述，本发明具有以下优点：本发明便于实现、可操作性强，所得光斑焦深至少延拓2倍，切割断面垂直性好，增加切割厚度，提高激光切割质量，扩展激光切割机应用范围。

附图说明

图1为本发明的横截面示意图。

图2为本发明的一种使用光路的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。