[发明专利]一种优化光束质量提升激光加工效率的方法

权利要求书

1.一种优化激光光束质量的方法，包含如下步骤：

A 采用伽利略型非球面镜组的整形系统将呈高斯分布的圆形激光光斑优化整形为呈超高斯平顶分布的圆形激光光斑；所述伽利略型非球面镜组的整形系统是在伽利略型非球面镜组的前端增设一组可变倍扩束镜组；用来实现将高斯激光光束的束腰半径满足所述伽利略型非球面镜组所要求的输入高斯光束的束腰半径；在伽利略型非球面镜组的后端依次增设一组定倍扩束镜组A和一组定倍扩束镜组B；所述定倍扩束镜组A倒置在所述伽利略型非球面镜组的后端，用来实现对所述伽利略型非球面镜组输出的超高斯平顶光束进行扩束，所述定倍扩束镜组B正置在所述定倍扩束镜组A后端，用来实现对所述定倍扩束镜组A输出的超高斯平顶光束进行缩束；

B 将步骤A中呈超高斯平顶分布的圆形激光光斑通过光斑变换器件，所述呈超高斯平顶分布的圆形激光光斑在所述光斑变换器件的作用下转换为呈超高斯平顶分布的线光斑；所述光斑变换器件包括能够将激光的偏振态转过90度的半波片、第一柱透镜和第二柱透镜，所述第一柱透镜和第二柱透镜并列平行放置在所述半波片后端。

2.根据权利要求1所述的一种优化激光光束质量的方法，其特征在于，所述可变倍扩束镜组依次由第一平凸镜（1）、平凹镜（2）和第二平凸镜（3）组成；其具体变倍过程为：固定所述平凹镜（2）不动，调整所述第一平凸镜（1）与所述第二平凸镜（3），使通过所述可变倍扩束镜组的高斯激光光束的束腰半径与所述伽利略型非球面镜组所要求的输入高斯光束的束腰半径相等。

3.根据权利要求2所述的一种优化激光光束质量的方法，其特征在于，所述第一平凸镜（1）与所述平凹镜（2）之间的距离d₁₂，所述平凹镜（2）与所述第二平凸镜（3）之间的距离d₂₃的调整由如下公式决定：

  ①  

②

式中：、为正值时表示所述第一平凸镜1与所述第二平凸镜3向右移动，、为负值时表示所述第一平凸镜1与所述第二平凸镜3向左移动；、为所述第一平凸镜1的焦距，取正值；为所述平凹镜21的焦距，取负值；为所述第二平凸镜3的焦距，取正值。

4.根据权利要求1所述的一种优化激光光束质量的方法，其特征在于，所述呈超高斯平顶分布的圆形激光光斑射入所述光斑变换器件时，所述圆形激光光斑一部分通过所述半波片，根据所述所述呈超高斯平顶分布的圆形激光光斑的偏振态，调整所述半波片光轴的位置，使得通过所述半波片的圆形激光光斑偏振态转过90度；另一部分圆形激光光斑不经过所述半波片；通过所述半波片（11）的光束进入所述第一柱透镜（12）变换成线光斑，不经过所述半波片（11）的光束直接进入所述第二柱透镜（13）变换成线光斑，由于所述第一柱透镜和所述第二柱透镜并列平行放置，所述两个线光斑重合成一个线光斑。