[实用新型]用于激光冲击的光斑整形装置

说明书

本实用新型涉及用于激光冲击的光斑整形装置，在入光口与出光口之间设有用于光斑整形的微透镜阵列系统、用于调节光斑大小的整形元件、准直镜、聚焦镜，微透镜阵列系统置于电动滑台一上，可移动，整形元件包含依次等距平行错列布置的扩束镜一、扩束镜二及扩束镜三，置于电动滑台二上，可移动。激光束从入光口进入，由微透镜阵列系统将圆光斑整形为能量分布均匀的方光斑，通过电动滑台二扩束镜一、扩束镜二及扩束镜三的切换，调节光斑大小；若无需光斑整形，电动滑台一控制微透镜阵列系统移动，光束未经过微透镜阵列系统，光束直接经过整形元件输出圆光斑；激光器输出的光斑在圆光斑与方光斑的之间快速转换，光束转化效率高，光强分布均匀、平顶。

技术领域

本实用新型涉及一种用于激光冲击的光斑整形装置，属于激光冲击加工技术领域。

背景技术

由于高能脉冲激光诱导冲击波来强化金属材料表面的激光冲击强化技术强化效果强，近年来得到广泛研究与应用。激光冲击能够提高材料的抗疲劳性能，但研究主要集中于圆形光斑的激光冲击，传统的激光冲击强化技术使用的是圆形光斑，研究的深入表明，在一些情况下，强化后的材料在光斑中心部位的残余压应力要低于周围，甚至变为拉应力。根据Fabbro总结的“残余应力洞”的成形原因，稀疏波向光斑中心的汇聚是引起“残余应力洞”的主要原因。而激光光斑转变为方形光斑后，稀疏波并不是在光斑中心同时汇聚，降低了“残余应力洞”现象。与圆形光斑相比，方形光斑具有更加均匀的残余应力场、不易产生应力空洞和强化后工件表面光滑、质量好等优点。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用于激光冲击的光斑整形装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

用于激光冲击的光斑整形装置，特点：在入光口与出光口之间依次设有用于光斑整形的微透镜阵列系统、用于调节光斑大小的整形元件、准直镜和聚焦镜，微透镜阵列系统置于电动滑台一上，可移动，所述整形元件包含依次等距平行错列布置的扩束镜一、扩束镜二及扩束镜三，置于电动滑台二上，可移动。

进一步地，上述的用于激光冲击的光斑整形装置，其中，所述微透镜阵列系统包括在入光孔与出光孔之间设置的微透镜阵列与焦平面。

进一步地，上述的用于激光冲击的光斑整形装置，其中，所述微透镜阵列是由孔径为微米级至百微米级的微透镜排列组合而成。

进一步地，上述的用于激光冲击的光斑整形装置，其中，所述微透镜阵列的微透镜是532nm和1064nm的透射率在99.5％以上的镜片。

进一步地，上述的用于激光冲击的光斑整形装置，其中，所述微透镜阵列为方形微透镜阵列，将激光束由圆光斑转化为方光斑。

进一步地，上述的用于激光冲击的光斑整形装置，其中，所述扩束镜一、扩束镜二与扩束镜三固定在底板上，底板置于电动滑台二，且扩束镜一位于扩束镜二的左侧，扩束镜三位于扩束镜二的右侧；所述扩束镜一与扩束镜二的中心线距离为85mm，扩束镜三与扩束镜二的中心线距离为85mm；所述扩束镜一与扩束镜二的斜边距离为120mm，扩束镜三与扩束镜二的斜边距离为120mm；所述聚焦镜置于电动滑台三上，可移动。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

本实用新型利用微透镜阵列将圆光斑转为方光斑，光束转化效率高，光强分布均匀、平顶，光斑四周边界锐利无鬼像，光斑形貌清晰规整。使激光器输出的光斑在圆光斑与方光斑的快速转换，装置结构简洁，为一实用的新设计。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型具体实施方式了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明