一種激光外光路傳輸系統(tǒng)及加工設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光外光路傳輸系統(tǒng)及加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著激光加工技術(shù)的不斷發(fā)展，激光加工逐步進入許多新的領(lǐng)域，隨著新技術(shù)的 引入以及加工產(chǎn)品范圍的擴大，激光應(yīng)用技術(shù)變得越來越多樣化。然而現(xiàn)有激光加工質(zhì)量 低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明實施例的目的在于提供一種激光外光路傳輸系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有激光加工 質(zhì)量低的問題。
[0004] 本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種激光外光路傳輸系統(tǒng)，包括將高斯激光束調(diào)整 成平頂激光束的高斯平頂轉(zhuǎn)換裝置，對所述平頂激光束進行擴束的擴束裝置，將擴束后的 平頂激光束分成多束子激光的分光裝置以及將各子激光的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換成圓偏振的偏振轉(zhuǎn) 換裝置。
[0005] 本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種加工設(shè)備，所述加工設(shè)備采用上述激光外 光路傳輸系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明實施例先將高斯激光束調(diào)整成平頂激光束，然后對所述平頂激光束擴束處 理，接著將擴束后的平頂激光束分成多束子激光，最后將各子激光的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換成圓偏振。 圓偏振光在任何光束方向上都是由等量的s偏振和P偏振組成的，因此在所有軸向都存在 相同成份的偏振，無論打孔、刻槽、切割方向如何，都將以均一的方式去除材料，極大地提升 了激光加工質(zhì)量。因而，本激光外光路傳輸系統(tǒng)可廣泛用于各種加工設(shè)備，如激光打孔、刻 槽等精密激光加工設(shè)備上，尤其適合激光加工陶瓷設(shè)備上。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明實施例提供的激光外光路傳輸系統(tǒng)的光路圖(未打開光閘）；
[0008] 圖2是本發(fā)明實施例提供的激光外光路傳輸系統(tǒng)的光路圖(打開光閘）；
[0009] 圖3是本發(fā)明實施例提供的激光外光路傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖4是本發(fā)明實施例提供的高斯平頂轉(zhuǎn)換裝置的放大圖。
【具體實施方式】
[0011] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0012] 本發(fā)明實施例先將高斯激光束調(diào)整成平頂激光束，然后對所述平頂激光束擴束處 理，接著將擴束后的平頂激光束分成多束子激光，最后將各子激光的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換成圓偏振。 圓偏振光在任何光束方向上都是由等量的s偏振和P偏振組成的，因此在所有軸向都存在 相同成份的偏振，無論打孔、刻槽、切割方向如何，都將以均一的方式去除材料，極大地提升 了激光加工質(zhì)量。
[0013] 以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的實現(xiàn)進行詳細描述。
[0014] 如圖1~3所示，本發(fā)明實施例提供的激光外光路傳輸系統(tǒng)包括將高斯激光束調(diào) 整成平頂激光束的高斯平頂轉(zhuǎn)換裝置3,對所述平頂激光束進行擴束的擴束裝置6,將擴束 后的平頂激光束分成多束子激光的分光裝置以及將各子激光的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換成圓偏振的偏 振轉(zhuǎn)換裝置601、602、603、604。在此先將高斯激光束調(diào)整成平頂激光束，然后對所述平頂激 光束擴束處理，接著將擴束后的平頂激光束分成多束子激光，最后將各子激光的偏振態(tài)轉(zhuǎn) 換成圓偏振。圓偏振光在任何光束方向上都是由等量的s偏振和p偏振組成的，因此在所有 軸向都存在相同成份的偏振，無論打孔、刻槽、切割方向如何，都將以均一的方式去除材料， 極大地提升了激光加工質(zhì)量。
[0015] 對光束空間整形的方法有很多種，利用非球面透鏡組、全息濾波器、二元相位、振 幅調(diào)制光柵、相位型光束整形、衍射光學(xué)元件、微透鏡陣列整形、雙折射透鏡組、液晶空間光 調(diào)制器、長焦深整形元件(圓錐鏡光束變換)均可將高斯光束整形為平頂光束。但比較而言， 非球面透鏡組的方法結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)相對容易。前述高斯平頂轉(zhuǎn)換裝置3包括沿高斯激光 束傳輸方向依序設(shè)置的平凹透鏡2和平凸透鏡4 ;對于所述平凹透鏡2,其激光入射面為平 面，出射面為凹非球面；對于所述平凸透鏡4,其激光入射面為凸非球面，出射面為平面，如 圖4所示。在該透鏡組結(jié)構(gòu)中，兩個非球面鏡的截面曲線以及結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)參數(shù)，必須通過 理論計算求解，得到泰勒級數(shù)表達式擬合ZEMX對非球面輸入?yún)?shù)要求的最優(yōu)非球面鏡系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并在光學(xué)設(shè)計軟件中檢驗高斯光束整形后的結(jié)果。而對于透鏡組輸入輸出光束的 光強分布做以下簡單介紹：可以假設(shè)一個波長λ，輸入光線與輸出光線關(guān)于光軸對稱，光 軸沿ζ方向，在輸入光束的垂直截面上r處的光強分布假設(shè)為f(r)，輸出R處的光強分布為 g(r) 〇
[0016] 輸入高斯光束的光強分布為：
[0017]
【主權(quán)項】
1. 一種激光外光路傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括將高斯激光束調(diào)整成平頂激 光束的高斯平頂轉(zhuǎn)換裝置，對所述平頂激光束進行擴束的擴束裝置，將擴束后的平頂激光 束分成多束子激光的分光裝置以及將各子激光的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換成圓偏振的偏振轉(zhuǎn)換裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的激光外光路傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述高斯平頂轉(zhuǎn)換裝置包 括沿高斯激光束傳輸方向依序設(shè)置的平凹透鏡和平凸透鏡；對于所述平凹透鏡，其激光入 射面為平面，出射面為凹非球面；對于所述平凸透鏡，其激光入射面為凸非球面，出射面為 平面。
3. 如權(quán)利要求1所述的激光外光路傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述擴束裝置包括沿平頂 激光束傳輸方向依序設(shè)置的凹透鏡和凸透鏡。
4. 如權(quán)利要求1~3中任一項所述的激光外光路傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述分光裝置 包括將擴束后的平頂激光束分成兩束子激光的分光鏡及用以調(diào)整各子激光的傳輸方向的 反射鏡。
5. 如權(quán)利要求4所述的激光外光路傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述分光裝置具有3個將平 頂激光束一分二、二分四束子激光的分光鏡，各子激光的能量相當。
6. 如權(quán)利要求1~3中任一項所述的激光外光路傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振轉(zhuǎn)換 裝置包括將子激光的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換成圓偏振的反射式相位延遲圓偏振鏡和用以調(diào)整圓偏振 子激光的傳輸方向的零相位延遲反射鏡。
7. 如權(quán)利要求6所述的激光外光路傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述反射式相位延遲圓偏 振鏡由雙折射平板晶片的一面鍍高反射膜，另一面鍍增透膜形成。
8. -種加工設(shè)備，其特征在于，所述加工設(shè)備采用如權(quán)利要求1~7中任一項所述的激 光外光路傳輸系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明適用于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種激光外光路傳輸系統(tǒng)及加工設(shè)備，所述激光外光路傳輸系統(tǒng)包括將高斯激光束調(diào)整成平頂激光束的高斯平頂轉(zhuǎn)換裝置，對所述平頂激光束進行擴束的擴束裝置，將擴束后的平頂激光束分成多束子激光的分光裝置以及將各子激光的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換成圓偏振的偏振轉(zhuǎn)換裝置。本發(fā)明先將高斯激光束調(diào)整成平頂激光束，然后對所述平頂激光束擴束處理，接著將擴束后的平頂激光束分成多束子激光，最后將各子激光的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換成圓偏振。圓偏振光在任何光束方向上都是由等量的s偏振和p偏振組成的，因此在所有軸向都存在相同成份的偏振，無論打孔、刻槽、切割方向如何，都將以均一的方式去除材料，極大地提升了激光加工質(zhì)量。
【IPC分類】B23K26-02
【公開號】CN104785921
【申請?zhí)枴緾N201410020385
【發(fā)明人】褚志鵬, 肖磊, 葉超平, 宋世宇, 楊錦彬, 高云峰
【申請人】大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2014年1月16日