CN101256287A - 一种激光束整形五分透镜和四分透镜 - Google Patents

一种激光束整形五分透镜和四分透镜 Download PDF

Info

Publication number
CN101256287A
CN101256287A CNA2008100890328A CN200810089032A CN101256287A CN 101256287 A CN101256287 A CN 101256287A CN A2008100890328 A CNA2008100890328 A CN A2008100890328A CN 200810089032 A CN200810089032 A CN 200810089032A CN 101256287 A CN101256287 A CN 101256287A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plane
lens
laser beam
laser
radius
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2008100890328A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101256287B (zh
Inventor
曹子文
邹世坤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Air Manufacturing Engineering Inst Chinese Aviation Industry No1 Grou
Original Assignee
Beijing Air Manufacturing Engineering Inst Chinese Aviation Industry No1 Grou
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Air Manufacturing Engineering Inst Chinese Aviation Industry No1 Grou filed Critical Beijing Air Manufacturing Engineering Inst Chinese Aviation Industry No1 Grou
Priority to CN2008100890328A priority Critical patent/CN101256287B/zh
Publication of CN101256287A publication Critical patent/CN101256287A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101256287B publication Critical patent/CN101256287B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

本发明属于激光技术，涉及对激光束整形透镜的改进。它具有一个半径为R1、厚度为σ1的圆片形基体，其底面为平面，其特征在于，整形透镜的上表面是由A、B、C、D、E五个平面组成的四棱台，或者是由F、G、H、K四个平面组成的四棱锥。本发明不损失激光能量，承受的激光峰值功率密度高于3GW/cm2，成本低，便于推广使用。

Description

一种激光束整形五分透镜和四分透镜
技术领域
本发明属于激光技术，涉及对激光束整形透镜的改进。
背景技术
由于圆形激光晶体易于生长，而且泵浦均匀，所以目前大多数激光器的输出为高斯分布的圆形光斑。而对热处理、激光冲击处理等工艺，需要采用方形光斑来满足各种工艺需求，一般可以采用掩模、特殊的积分镜等方法来获得方形光斑。目前方法的缺点是：采用掩模会损失部分能量，对于激光冲击强化等需要大能量的激光加工技术来说，掩模不仅产生能量损失，而且降低加工效率，显然采用掩模不是很好的办法。特殊的积分镜具有几十个甚至上百个加工面，加工成本很高，而且容易被强激光破坏。例如π整形镜承受的峰值功率密度仅为200MW/cm2，该整形镜无法用于激光冲击强化等峰值功率密度大于1GW/cm2的激光加工技术。另外，该整形镜价格很贵，φ6，φ12，φ34的整形镜价格分别为3400欧元，6000欧元，15000欧元，因此，这种整形镜在使用中存在很大的局限性。
发明内容
本发明专利的目的是：提出一种不损失激光能量、承受的激光峰值功率密度高于3GW/cm2、成本低的激光束整形透镜。
本发明专利的技术方案是：一种激光束整形五分透镜，具有一个半径为R1、厚度为σ1的圆片形基体，其底面为平面，其特征在于，整形透镜的上表面是由A、B、C、D、E五个平面组成的四棱台，平面E平行于整形透镜的底面，平面E在整形透镜底面上的投影是一个位于该底平面中心的正方形，平面E的外接圆半径为r，r＝0.4～0.7R1；平面A、B、C、D的形状相同，它是一个下底为弧线的等腰梯形，该等腰梯形的上底为平面E的一个边，平面A、B、C、D与整形透镜底面的夹角均为α，α＝0.01～0.4弧度。
一种激光束整形四分透镜，具有一个半径为R2、厚度为σ2的圆片形基体，其底面为平面，其特征在于，整形透镜的上表面是由F、G、H、K四个平面组成的四棱锥，平面F、G、H、K的形状相同，它是一个底边为弧线的等腰三角形，平面F、G、H、K与整形透镜底面的夹角均为α，α＝0.01～0.4弧度。
本发明的优点是：不损失激光能量，承受的激光峰值功率密度高于3GW/cm2，成本低，便于推广使用。本发明的一个实施例的成本仅几百元人民币，是π整形镜百分之一以下。
附图说明
图1是本发明激光束整形五分透镜的结构示意图。
图2是图1的仰视图。
图3是本发明激光束整形四分透镜的结构示意图。
图4是图3的仰视图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图1、2，一种激光束整形五分透镜，具有一个半径为R1、厚度为σ1的圆片形基体，其底面为平面，其特征在于，整形透镜的上表面是由A、B、C、D、E五个平面组成的四棱台，平面E平行于整形透镜的底面，平面E在整形透镜底面上的投影是一个位于该底平面中心的正方形，平面E的外接圆半径为r，r＝0.4～0.7R1；平面A、B、C、D的形状相同，它是一个下底为弧线的等腰梯形，该等腰梯形的上底为平面E的一个边，平面A、B、C、D与整形透镜底面的夹角均为α，α＝0.01～0.4弧度。
上面所说的圆片形基体的半径R1＝10～100mm，厚度σ1＝[(R1-0.707r)*tanα+(2～5)]mm。
参见图3、4，一种激光束整形四分透镜，具有一个半径为R2、厚度为σ2的圆片形基体，其底面为平面，其特征在于，整形透镜的上表面是由F、G、H、K四个平面组成的四棱锥，平面F、G、H、K的形状相同，它是一个底边为弧线的等腰三角形，平面F、G、H、K与整形透镜底面的夹角均为α，α＝0.01～0.4弧度。
上面所说的圆片形基体的半径R2＝10～100mm，厚度σ2＝[R2*tanα+(2～5)]mm。
本发明的工作原理是：对五分镜而言，使激光入射光斑的边缘刚好外接平面E的四个角，在工作焦点位置，平面A、B、C、D的折射光被折射进正方形内，这样一来，半径为R3的圆形光斑被转化边长为1.414r的方形光斑。
对四分镜而言，圆形光斑经镜片后，由于平面F、G、H、K四个面的折射作用，被分解成四个直角扇形，随后四个直角扇形随焦距的调整向中间合拢，在工作焦点位置四个直角扇形重叠形成四方形。在工作焦点位置，半径为R3的圆形光斑被转化成边长为R3的方形光斑。
实施例。
下面表1给出本发明激光束整形五分透镜的3个实施例的参数。
  R1   r   σ1   α
  例1   30   20   6   0.2
  例2   50   30   5   0.08
  例3   80   40   4   0.02
下面表2给出本发明激光束整形四五分透镜的3个实施例的参数。
  R2   σ2   α
  例4   30   9   0.2
  例5   50   7   0.08
  例6   80   5   0.02

Claims (4)

1、一种激光束整形五分透镜，具有一个半径为R1、厚度为σ1的圆片形基体，其底面为平面，其特征在于，整形透镜的上表面是由A、B、C、D、E五个平面组成的四棱台，平面E平行于整形透镜的底面，平面E在整形透镜底面上的投影是一个位于该底平面中心的正方形，平面E的外接圆半径为r，r＝0.4～0.7R1；平面A、B、C、D的形状相同，它是一个下底为弧线的等腰梯形，该等腰梯形的上底为平面E的一个边，平面A、B、C、D与整形透镜底面的夹角均为α，α＝0.01～0.4弧度。
2、根据权利要求1所述的激光束整形透镜，其特征在于，所说的圆片形基体的半径R1＝10～100mm，厚度σ1＝[(R1-0.707r)*tanα+δ]mm，其中δ＝(2～5)mm。
3、一种激光束整形四分透镜，具有一个半径为R2、厚度为σ2的圆片形基体，其底面为平面，其特征在于，整形透镜的上表面是由F、G、H、K四个平面组成的四棱锥，平面F、G、H、K的形状相同，它是一个底边为弧线的等腰三角形，平面F、G、H、K与整形透镜底面的夹角均为α，α＝0.01～0.4弧度。
4、根据权利要求3所述的激光束整形透镜，其特征在于，所说的圆片形基体的半径R2＝10～100mm，厚度σ2＝[R2*tanα+δ]，其中δ＝(2～5)]mm。
CN2008100890328A 2008-04-16 2008-04-16 一种激光束整形五分透镜 Expired - Fee Related CN101256287B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100890328A CN101256287B (zh) 2008-04-16 2008-04-16 一种激光束整形五分透镜

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100890328A CN101256287B (zh) 2008-04-16 2008-04-16 一种激光束整形五分透镜

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101256287A true CN101256287A (zh) 2008-09-03
CN101256287B CN101256287B (zh) 2010-12-08

Family

ID=39891224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008100890328A Expired - Fee Related CN101256287B (zh) 2008-04-16 2008-04-16 一种激光束整形五分透镜

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101256287B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103499882A (zh) * 2013-10-10 2014-01-08 山东神戎电子股份有限公司 利用光锥的矩形光斑整形装置
CN107843987A (zh) * 2017-10-27 2018-03-27 中国科学院上海光学精密机械研究所 组合四棱锥镜分光装置
CN108374080A (zh) * 2017-01-04 2018-08-07 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种激光方形光斑边缘能量密度调控的整形镜及方法
CN109100872A (zh) * 2017-12-29 2018-12-28 珠海迈时光电科技有限公司 光分束器及包含相同光分束器的光学设备
US10280480B2 (en) 2013-08-29 2019-05-07 Wenzhou University Laser shock peening method and device for bottom surface of tenon groove of aircraft blade
CN114545641A (zh) * 2022-02-18 2022-05-27 中国航空制造技术研究院 一种用于激光束整形的四分透镜、激光束整形系统及方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2655271Y (zh) * 2003-09-19 2004-11-10 中国科学院上海光学精密机械研究所 激光能量均匀分布装置
GB2421584A (en) * 2004-12-21 2006-06-28 Sharp Kk Optical device with converging and diverging elements for directing light

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10280480B2 (en) 2013-08-29 2019-05-07 Wenzhou University Laser shock peening method and device for bottom surface of tenon groove of aircraft blade
CN103499882A (zh) * 2013-10-10 2014-01-08 山东神戎电子股份有限公司 利用光锥的矩形光斑整形装置
CN108374080A (zh) * 2017-01-04 2018-08-07 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种激光方形光斑边缘能量密度调控的整形镜及方法
CN107843987A (zh) * 2017-10-27 2018-03-27 中国科学院上海光学精密机械研究所 组合四棱锥镜分光装置
CN109100872A (zh) * 2017-12-29 2018-12-28 珠海迈时光电科技有限公司 光分束器及包含相同光分束器的光学设备
WO2019127858A1 (zh) * 2017-12-29 2019-07-04 珠海迈时光电科技有限公司 光分束器及包含相同光分束器的光学设备
CN114545641A (zh) * 2022-02-18 2022-05-27 中国航空制造技术研究院 一种用于激光束整形的四分透镜、激光束整形系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101256287B (zh) 2010-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101256287B (zh) 一种激光束整形五分透镜
CN106168713B (zh) 一种用于高斯光束变换为平顶光束的双非球面透镜整形镜头
CN105750729A (zh) 具有柱面分布微柱面透镜线阵光学镜头的激光加工装置
CN105891916B (zh) 一种基于轴锥透镜与聚焦镜特性的非球面镜
CN102401319B (zh) 一种led二次光学透镜
CN203526795U (zh) 双光束激光加工头
CN101893205A (zh) Led聚光光学系统
CN103277740A (zh) Led灯用的光学透镜
CN106291949B (zh) 一种激光束的整形装置
CN201902999U (zh) 反光罩
CN101738654B (zh) 一种产生无衍射光的光学元件
CN106338794B (zh) 一种光纤光栅刻写光路复用装置
CN205720743U (zh) 一种基于轴锥透镜与聚焦镜特性的非球面镜
CN202140926U (zh) 一种具有菲涅尔透镜的射灯组件
CN101644828A (zh) 一种可置换局部反射面的抛物面镜聚光系统
CN105156990B (zh) Led路灯透镜单元、模组及具有该led路灯透镜模组的路灯
CN102788281B (zh) 一种用于led照明的二次光学元件
CN1744395A (zh) 二极管激光器光束整形微透镜阵列
CN2862070Y (zh) 二极管激光器光束整形微透镜阵列
CN210243948U (zh) 一种新型激光切割镜头
CN2750926Y (zh) 大工作面激光打标镜头
CN201836810U (zh) 一种匀光透镜
CN202392688U (zh) 一种led二次光学透镜
CN204203630U (zh) 曝光机的平行光形成装置
CN109541736B (zh) 一种基于多层梯度折射率透膜的布儒斯特角起偏器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20101208

Termination date: 20170416