[发明专利]通用型准分子激光光束汇聚装置

说明书

通用型准分子激光光束汇聚装置，属于激光加工及其应用技术领域。包括扩束装置和拉锥石英玻璃管，扩束装置使准分子激光与拉锥石英玻璃管的口径相匹配，拉锥石英英玻璃管的入射端和出射端均平行且厚度均匀，拉锥部分管壁厚度也随着管子直径的变化而变化，且内外径之比不变，整个拉锥部分和出射端的内外径之比为5/8‑9/10中任意一个值。整个装置具有对准分子激光进行整形和均束的能力，在条件允许的情况下可以直接拉锥石英玻璃管(3)对激光进行整形和均束，这种光学元件的发明对于激光的应用具有很大的贡献。

技术领域

本发明涉及光学元件，尤其涉及一种熔融拉锥形成的的激光整形原件

背景技术

准分子激光器是属于紫外波段的激光器，其应用极为广泛。由于准分子激光本身直接对分子间的化学键起作用，没有热效应，所以被归属于冷加工范畴。同时由于它的方向性好、输出功率大、易吸收等特点被广泛的应用于包括激光加工、医学等领域。但受到去工作模式的限制，准分子激光器输出的激光为高阶多模光束，能量分布不均匀，这对准分子激光器的进一步推广有很大的影响。其实不仅仅是准分子激光，还有很多激光器都存在光斑形状和均匀性的问题，这一需求带动了整形和均束装置的设计。

为了解决光束的均匀性和形状问题，就需要对原始输出的激光光束的光强分布进行整形以及均匀化处理。如果能够解决激光光束的光束形状和均匀性问题，就可以极大的扩展包括准分子激光在内的多种激光在各个应用领域内的应用。

发明内容

本专利的提供一种特殊设计的激光整形光学元件，其具有结构简单、可实现整形和匀光效果。通用型准分子激光光束汇聚装置，其特征在于：包括拉锥石英玻璃管，拉锥石英英玻璃管的入射端和出射端均平行且厚度均匀，拉锥部分管壁厚度也随着管子直径的变化而变化，且内外径之比不变，整个拉锥部分和出射端的内外径之比为5/8-9/10中任意一个值。进一步，入射端的长度在50-100mm，出射端的长度在5-10mm；出射端口径小于5mm。

本发明提供一种激光整形光学元件，包括在光线传播方向上的一整个连续的光学面，所述的光学面为连续的、整体的、弧度连续变化的石英管壁，用于接收并反射入射光，同时校调光束的传播方向，同时改变光束形状。

所述的光学元件为紫外熔融石英管材，其中材料并不仅仅局限于熔融石英，这仅仅是因为在发明实例中该材料对准分子激光的吸收较少，在相同的情况下准分子激光对这种材料的破坏阈值较高，所以针对准分子激光器选用熔融石英作为拉锥管的材料。优选地，所述的光学元件为中空管状结构，减少光束在进入光学元件时的损失。优选的，所述的光学元件的光学面的粗糙度Ra<0.5微米，这里的粗糙度是为了使光束更好的向预定的方向反射，使整个装置更符合设计值，这里的粗糙度只要能到达光束均匀反射的程度就好。

优选的，所述的光学元件的光学面表面镀增反膜层，在发明实例中，此膜层为金属铝膜，金属膜对准分子激光的反射率较高，所以在本发明实例中优选金属铝膜，本装置在用于其他波段激光器时应根据不同激光的不同特性有针对的镀膜，以使得整个装置的效果最优。镀膜区域在发明实例中是整个拉锥部分，具体镀铝膜区域见图1阴影部分，这里可根据之前扩束装置的效果和初始光束的口径进一步确定镀膜区域。

进一步，包括扩束装置和拉锥石英玻璃管，扩束装置使准分子激光与拉锥石英玻璃管的口径相匹配。

作为一个具体方式，扩束装置包括第一球面透镜(1)和第二球面透镜(2)，第一球面透镜(1)的焦距大于第二球面透镜(2)的焦距，两透镜焦点位于透镜之间且相互重合。扩束装置使得通过该扩束装置的光束口径符合拉锥石英玻璃管(3)的入射端口径，即小于25mm。

所述的拉锥石英玻璃管(3)由一个可调节高度和角度的金属装置压紧固定，高度和角度均由该方向上的两个螺丝来调节，使光束的主轴与拉锥石英玻璃管(3)的主轴相互重合。所述的光学元件直接由熔融拉锥过程一次性产生，整个管子的入射端口径不得大于25mm，出射端口径不得大于10mm。整个光学元件结构简单，可实现整形、汇聚和匀光效果。