[实用新型]激光光束匀化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光整形领域，尤其涉及一种激光匀化装置，将激光能量分布的高斯分布转化为平顶式的均匀分布。

背景技术

激光横截面的光功率分布一般为高斯分布，即中心功率大，越到边缘功率越小。但是在某些应用领域如激光焊接、激光表面处理和激光医学中，要求激光的功率分布为平顶式的均匀分布，所以必须使用某些光学整形方法以实现该目的。目前主要的平顶光整形方案有：孔径光阑拦截法、衍射光学元件法、微透镜阵列整形法、非球面透镜法等。以上整形方案实施过程中缺点明显，具体如下：孔径光阑法可实现最简单的平顶光输出。但是该方法得到的匀化效果不佳，且光能损失严重；衍射光学元件法只能根据需求进行针对性的设计，一旦改变激光波长等参数就必须重新设计，且该方案的激光损伤阈值较低，只能应用于小功率激光，并且衍射光学元件的设计与制造成本较高，且装配精度要求较为严苛；微透镜阵列整形法成本较高、实现的区域过小、容易产品干涉条纹的缺点；非球面透镜法中非球面镜的制作成本同样较高。因此，目前需要一种成本低廉并且整形效果好的激光整形方案。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种激光光束匀化装置，以提供一种成本低廉并且整形效果好的激光整形方案。

为了达到上述目的，本实用新型的激光光束匀化装置，用于匀化功率分布为高斯分布的激光，包括：发散光学元件组，用于将入射的激光转换为发散光；分束光学元件组，用于对发散光分束，并将分束后的激光叠加形成平顶光束。

进一步的，发散光学元件组包括：第一方向柱面镜，用于将其入射光转换为第一 方向上的发散光；第二方向柱面镜，用于将其入射光转换为第二方向上的发散光；分束光学元件组包括：第一方向棱镜，用于对其入射光关于第一方向分束；第二方向棱镜，用于对其入射光关于第二方向分束；第一方向与第二方向正交；第一方向柱面镜、第二方向柱面镜、第一方向棱镜、第二方向棱镜沿光线传播方向依次排列，入射的激光由第一方向柱面镜射入，依次通过第二方向柱面镜以及第一方向棱镜，由第二方向棱镜射出形成平顶光束。

进一步的，发散光学元件组包括：第一方向柱面镜，用于将其入射光转换为第一方向上的发散光；第二方向柱面镜，用于将其入射光转换为第二方向上的发散光；分束光学元件组包括：第一方向棱镜，用于对其入射光关于第一方向分束；第二方向棱镜，用于对其入射光关于第二方向分束；第一方向与第二方向正交；第一方向柱面镜、第一方向棱镜、第二方向柱面镜、第二方向棱镜沿光线传播方向依次排列，入射的激光由第一方向柱面镜射入，依次通过第一方向棱镜以及第二方向柱面镜，由第二方向棱镜射出形成平顶光束。

进一步的，发散光学元件组包括：第一方向柱面镜，用于将其入射光转换为第一方向上的发散光；第二方向柱面镜，用于将其入射光转换为第二方向上的发散光；分束光学元件组包括：第一方向棱镜，用于对其入射光关于第一方向分束；第二方向棱镜，用于对其入射光关于第二方向分束；第一方向与第二方向正交；第一方向柱面镜、第二方向柱面镜、第二方向棱镜、第一方向棱镜沿光线传播方向依次排列，入射的激光由第一方向柱面镜射入，依次通过第二方向柱面镜以及第二方向棱镜，由第一方向棱镜射出形成平顶光束。

进一步的，发散光学元件组包括：第一方向柱面镜，用于将其入射光转换为第一方向上的发散光；第二方向柱面镜，用于将其入射光转换为第二方向上的发散光；分束光学元件组包括：双向棱镜，用于对其入射光关于第一方向、第二方向分束；第一方向与第二方向正交；第一方向柱面镜、第二方向柱面镜、双向棱镜沿光线传播方向依次排列，入射的激光由第一方向柱面镜射入，通过第二方向柱面镜，由双向棱镜射出形成平顶光束。

进一步的，发散光学元件组包括：圆形凹透镜，用于将其入射光转换为圆形的发散光；分束光学元件组包括：双向棱镜，用于对其入射光关于第一方向、第二方向分束；第一方向与第二方向正交；圆形凹透镜、双向棱镜沿光线传播方向依次排列，入 射的激光由圆形凹透镜射入，通过双向棱镜射出形成平顶光束。

本实用新型的有益效果在于，通过本实用新型的激光光束匀化装置，将功率分布为高斯分布的激光整形为平顶光的成本低，对波长没有选择性，矩形光斑尺寸灵活可调，并且，在较大景深范围内均具有较好匀化效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。