[发明专利]一种用于激光光束形态及质量的控制装置及方法

说明书

本发明涉及激光应用领域,具体涉及一种用于激光光束形态及质量的控制装置及方法。该控制装置包括激光光源、扩束镜、第一反射镜、第二反射镜、起偏器、空间光调制器、检偏器、第一透镜、分束镜、第二透镜、第三反射镜、第三透镜、CCD相机和电脑。该控制方法首先将处理好的混合全息图加载到空间光调制器上，调整好入射光束的偏振角度后，入射到空间光调制器上并发生反射，通过控制混合全息图的灰度值调节反射率。利用4f系统将空间光调制器近场的像传递到工作台表面用于加工，同时使用分光镜把整形光通过第二4f系统传递到CCD相机中进行观察。本发明利用空间光调制器波前调制特性，结合波前反馈技术，操作简单，使用灵活，是一种高效、高质量的激光整形技术。

技术领域

本发明涉及一种高斯光束形态及质量的控制装置及方法，具体指，一种基于空间光调制器的用于激光光束形态及质量的控制装置及方法，属于激光应用技术领域。

背景技术

激光是介质受激产生的一种相干辐射，它有着单色性好、亮度高、相干性好、方向性和准直性强等优良特性,使激光技术的应用领域非常广泛。激光加工技术利用激光束与物质相互作用的特性对包括金属与非金属的各种材料进行加工，涉及焊接、切割、打标、打孔，热处理、成型等多种加工工艺。与常规的机械加工相比，激光加工更加精密、准确和迅速。在航空航天领域，激光已经成为加工特种零件的有效手段。目前国际上激光加工技术研究的一个重要特点是覆盖内容广、发展速度快。

由于激光器发出的激光光束光强呈现高斯分布，传播路径为双曲线，这种能量非均匀分布的特性会导致材料在局部范围内产生热累积，从而破坏材料特性，影响加工效果的一致性，极大地制约激光微加工技术在航空、航天等对器件可靠性要求较高领域的应用。

在激光防伪等领域应用中，需要将圆形的激光光斑变成空心环状、方形或其他特定形状的光斑。因此，激光光束整形技术就显得极为重要。在众多的整形方法中，孔径光阑法能量利用率低，整形效果差，对于重视效率的现代产业来说，孔径光阑法还远远达不到产业化的要求。微透镜阵列、衍射光学元件、长焦深整形系统、双折射透镜组、非球面透镜等方法可以获得能量利用率高或光束能量分布均匀的整形光束，但这些方法大都利用非常昂贵且精密的光学器件，且用途单一，光路复杂控制灵活性差，不易满足简易方便的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于激光光束形态及质量的控制装置，能够解决现有技术中加工成本高、光路复杂、适应性差的问题。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于激光光束形态及质量的控制装置，包括激光光源、扩束镜、第一反射镜、第二反射镜、起偏器、空间光调制器、检偏器、第一透镜、分束镜、第二透镜、第三反射镜、第三透镜、CCD相机和电脑；

所述激光光源发出的高斯光经扩束镜扩束，扩束后的光束依次经第一反射镜、第二反射镜反射进入起偏器调整偏振角度后再入射到空间光调制器上并发生反射，反射光经过检偏器后进入第一透镜聚焦，然后经分束镜分束，一部分光入射至第三反射镜表面并经反射进入第三透镜，经第三透镜整形的光束进入CCD相机中进行质量观察，另一部分光透射至第二透镜上，将光束作用在工作台上；

所述电脑分别与激光光源、空间光调制器及CCD相机相连接。

进一步，所述第一透镜与第二透镜构成第一4f系统，第一透镜的焦距f1远大于第二透镜的焦距f2，第一透镜位于空间光调制器后的一倍焦距f1处，第二透镜位于第一透镜后，第二透镜与第一透镜间的光程为两者的焦距之和；

所述第一透镜与第三透镜构成第二4f系统，第一透镜与第三透镜的焦距相等，第三透镜位于第一透镜后，第三透镜与第一透镜间的光程为两者的焦距之和，所述CCD相机位于第三透镜后的一倍焦距处。

进一步，所述第一透镜与第三透镜的焦距均为1000mm，第二透镜的焦距为30mm。