[发明专利]基于平行平板的等能量激光平行分束装置、方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于平行平板的等能量激光平行分束装置、方法及系统，属于光电子及激光技术领域，包括：相互平行的第一平行平板至第N平行平板；第一平行平板的第二表面镀有100％反射膜，其余平行平板的第二端呈阶梯式排列；第i(2≤i≤N)平行平板用于将入射其中的每一个光束分为等能量的两个光束，分别经其两个表面出射；经第j(2≤j≤N‑1)平行平板第一表面出射的光束经第一平行平板的第二表面反射后入射至第j+1平行平板的第一表面；经第j平行平板第二表面出射的光束入射至第j+1平行平板的第一表面；经第N平行平板第一表面出射的光束经反射后，与经第N平行平板第二表面出射的光束共同构成输出光束。本发明能够同时实现能量均匀分束与输出激光平行传输。

技术领域

本发明属于光电子及激光技术领域，更具体地，涉及一种基于平行平板的等能量激光平行分束装置、方法及系统。

背景技术

激光分束器是激光领域的常用装置。其主要作用是将激光能量进行重新分配，使得激光从不同位置输出，并具有确定的能量分布。分束器常被用于并行激光加工系统中。由于所采用的激光光源能量比较高，或者加工用的激光参数相对较小，为了提高激光器能量的利用率和加工的效率，激光能量分束器成为此类激光加工系统种必不可少的核心单元器件。

激光分束器根据分束原理可分为折射激光分束器及衍射激光分束器。衍射激光分束器的典型代表就是衍射光学元件(DOE)，衍射激光分束器是根据输入光束的特点，通过加载复杂结构，使这些光场在特定输出面进行衍射传输及干涉叠加，形成特定的多光束分布。然而这类分束器对制作要求极为苛刻，很小的制作误差将导致目标衍射场外高级衍射增加，分束均匀性及衍射效率下降，另外，DOE元件进行激光能量分束时，对入射激光的光束质量和波前有严格的要求，激光参数不同入射的激光束分束特性可能完全不同，因此在应用中受到了极大的限制。传统折射型分束器如透镜阵列及棱镜阵列，这类分束器是对输入激光波前进行分割，优点一是结构简单、能够进行多个激光波长的分束。采用定制的镜组阵列会使得分束器成本上升。

此外，传统分束装置出射光通常是非平行光，因此还需加入一组傅里叶透镜对进行准直。而采用传统的平行分束镜进行等能量激光分束，需要采用一些列不同透过率的分束镜，通过级联的方式得以实现，显然对多光束分束系统，镀膜的成本将极大的提高。因此，寻求一种综合性能较好的简易激光均匀分束装置以同时实现能量均匀分束与输出激光的平行传输，在激光加工系统中显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于平行平板的等能量激光平行分束装置、方法及系统，旨在解决现有的激光分束装置无法同时实现能量均匀分束与输出激光平行传输的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于平行平板的等能量激光平行分束装置，包括：

相互平行且依次设置的第一平行平板、第二平行平板、……、第N平行平板；沿第一平行平板至第N平行平板的方向，各平行平板的两个面依次为第一表面和第二表面；沿入射激光束平行于各平行平板的传播方向，各平行平板的两端依次为第一端和第二端；工作时，入射激光束经第一平行平板的第二表面入射；

第一平行平板的第二表面镀有100％反射膜；第二平行平板至第N平行平板的第二端呈阶梯式排列；第i平行平板用于将入射至其第一表面的每一个光束分为等能量的两个光束，分别经其第一表面和第二表面出射；

经第j平行平板第一表面出射的光束入射至第一平行平板的第二表面，经反射后入射至第j+1平行平板的第一表面；经第j平行平板第二表面出射的光束直接入射至第j+1平行平板的第一表面；

经第N平行平板第一表面出射的2^n-1个光束经第一平行平板的第二表面反射后，与经第N平行平板第二表面出射的2^n-1个光束共同构成入射激光束经分束后得到的2ⁿ个平行光束；