[发明专利]扩束准直器

说明书

本申请适用于激光光束整形技术领域，提出一种扩束准直器，包括依次设置的光纤、球面透镜、整形晶体组、双凹透镜、平凸透镜；所述整形晶体组包括依次设置的第一双折射晶体、半波片和第二双折射晶体，所述第一双折射晶体靠近所述光纤一端，所述的第一双折射晶体为光轴前向45°的双折射晶体，所述半波片为光轴右向22.5°的半波片，所述第二双折射晶体为光轴右向45°的双折射晶体；本发明针对在先技术中激光束高斯分布能量不均匀、效率低下的问题作出改进，将激光束分裂成若干个能量相等等距排列的激光束，达到光束平顶化的效果，从而使激光束的能量分布均匀，提高激光加工的效率。

技术领域

本发明涉及激光光束整形技术领域，特别涉及一种扩束准直器。

背景技术

激光作为一种先进的加工工具，在工业生产中发挥着举足轻重的作用，随着全球工业的发展，激光加工技术的应用领域越来越多，从材料加工到汽车生产，再到3D打印等新兴产业。比如在航空发动机制造/汽车发动机核心器件加工、动力电磁极耳切割、微电子/精密轴承/精密刀具等高精度、微小器件的加工和制造、金属表面锈蚀清洗、工艺品微雕，等等。

激光发射的光束通常呈高斯分布，高斯分布的激光能量在一些大面积应用中存在不均匀、效率低下等缺点。例如，在激光清洗应用中，高斯分布的能量在清洗时中间能量集中、周围能量渐弱，导致清洗时光束中间区域清洗过深、而周边清洗过浅这种问题。所以，将激光束高斯分布转变为具有均匀光强分布的光束是在先技术中急需解决的问题。

目前，比较流行的研究方案是衍射光学元件(Diffractive optical elements,DOE)方案，该方案是利用衍射元件阵列改变输入光束的相位，从而得到所需要的光强分布。该方案对激光束进行整形是一种理想的选择方案，但是目前存在的问题是衍射元件阵列精度要求很高、制作复杂，所以目前该方案制作成本太高，不便于推广应用。

发明内容

针对上述情况，本发明提供了一种扩束准直器，有效解决了在先技术中激光束高斯分布能量不均匀、效率低下的问题。

本申请实施例提出一种扩束准直器，包括沿所述光纤射出的激光束的光路方向依次设置的光纤、球面透镜、整形晶体组、双凹透镜、平凸透镜；

所述整形晶体组包括依次设置的第一双折射晶体、半波片和第二双折射晶体，所述第一双折射晶体靠近所述光纤一端，所述的第一双折射晶体为光轴前向45°的双折射晶体，所述半波片为光轴右向22.5°的半波片，所述第二双折射晶体为光轴右向45°的双折射晶体。

在一实施例中，所述光纤发射的激光束经过所述第一双折射晶体后分离出o₁光和e₁光两束光，所述o₁光和所述e₁光之间分开的角度表达式为：

其中θ为光轴和输入光之间的角度，n_o和n_e分别是所述第一双折射晶体组寻常光和非寻常光的折射率，所述o₁光和所述e₁光分开的间距表达式为：

其中其中L为所述第一双折射晶体的厚度。

在一实施例中，所述第一双折射晶体和所述第二双折射晶体采用寻常光折射率和非寻常光折射率差值大于0.15的材质。

在一实施例中，所述第一双折射晶体和所述第二双折射晶体均为钒酸钇晶体。

在一实施例中，所述第一双折射晶体和所述第二双折射晶体的寻常光折射率为1.957159且非寻常光折射率为2.155721，所述第一双折射晶体和所述第二双折射晶体的光轴角度为45°。