[发明专利]衍射光学元件和生成聚焦平顶光斑光束的系统

说明书

本发明实施例公开了衍射光学元件和生成聚焦平顶光斑光束的系统，所述衍射光学元件用于在高斯光入射时，通过衍射和聚焦镜聚焦生成聚焦平顶光斑，所述衍射光学元件包括：高斯光接收模块，用于接收高斯光入射；相位调制模块，用于对所述高斯光进行sinc函数分束的二值化相位调制，所述相位调制模块的调制区域的调制相位为π，非调制区域的调制相位为0；其中，所述调制区域包括边长为a和b的矩形，以及边长为b的正方形，a＝2w，b＝w，w为入射光斑大小。本发明采用采用全新的衍射光学元件进行整形，其平顶聚焦光斑大小更精确控制，高斯光束入射，经过衍射光学元件的相位调制，产生不同的相位差，从而在聚焦面内得到理想的平顶光束。

技术领域

本发明实施例涉及光学设备技术领域，具体涉及衍射光学元件和生成聚焦平顶光斑光束的系统。

背景技术

目前，在激光微加工行业中，尤其是在激光剥离，激光退火，激光太阳能电池板划槽等应用中，传统的激光处理，仅仅依靠聚焦系统得到的高斯型聚焦光斑，中间能量高，边缘能量低，在加工过程中，经常出现中间区域过热过加工，而边缘区域欠加工的情况。因而，聚焦平顶光斑分布越来越成为有关行业的加工瓶颈。

当前，实现高斯型聚焦光斑转换为平顶聚焦光斑的方法主要有：非球面透镜、微透镜阵列、光阑法等。然而，此几类方法在能量利用率、元件制备难度、调式难度等方面都有不同程度的缺点。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供衍射光学元件和生成聚焦平顶光斑光束的系统，用以解决现有高斯型聚焦光斑转换在能量利用率、元件制备难度、调式难度等方面存在的问题。

为实现上述目的，本发明实施例主要提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种衍射光学元件，所述衍射光学元件用于在高斯光入射时，通过衍射和聚焦镜聚焦生成聚焦平顶光斑，所述衍射光学元件包括：

高斯光接收模块，用于接收高斯光入射；

相位调制模块，用于对所述高斯光进行sinc函数分束的二值化相位调制，所述相位调制模块的调制区域的调制相位为π，非调制区域的调制相位为0；

其中，所述调制区域包括边长为a和b的矩形，以及边长为b的正方形，a＝2w，b＝w，w为入射光斑大小。

根据本发明的一个实施例，所述相位调制模块中对应调制相位为π处的刻蚀深度为：

其中，λ为所述高斯光的波长，n为所述衍射光学元件的折射率。

第二方面，本发明实施例还提供一种生成聚焦平顶光斑光束的系统，包括：

激光光源，用于产生激光照射衍射光学元件，所述激光为高斯光；

所述衍射光学元件，用于对所述高斯光进行sinc函数分束的二值化相位调制；

聚焦镜，用于经过所述相位调制的激光进行聚焦；

其中，所述衍射光学元件的调制区域的调制相位为π，非调制区域的调制相位为0；所述调制区域包括边长为a和b的矩形，以及边长为b的正方形，a＝2w，b＝w，w为入射光斑大小。

根据本发明的一个实施例，所述相位调制模块中对应调制相位为π处的刻蚀深度为：

其中，λ为所述高斯光的波长，n为所述衍射光学元件的折射率。

本发明实施例提供的技术方案至少具有如下优点：

本发明实施例提供的衍射光学元件和生成聚焦平顶光斑光束的系统，采用采用全新的衍射光学元件进行整形，其平顶聚焦光斑大小更精确控制，高斯光束入射，经过衍射光学元件的相位调制，产生不同的相位差，从而在聚焦面内得到理想的平顶光束。