CN109471266B - 一种将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置。它包括光学部分和机械部分，所述光纤接头一端用于连接光纤头，所述第一平凸透镜和平凹柱面镜间隔安装于光纤接头的空腔内部，所述端盖和固定套筒套于光纤接头外部，所述螺纹套筒套于固定套筒外部，所述螺纹套筒与光纤接头之间通过穿过固定套筒的T型螺纹连接；所述平凸柱面镜和第二平凸透镜间隔安装于调节套筒的空腔内部，所述平凹透镜安装于平凹透镜座的空腔内部，调节套筒另一端与平凹透镜座螺纹连接。本发明可以快速将激光器输出的圆形光束转变成椭圆形光束；整体调节简单易行，可有效提高生产成本和生产效率；能实现对不同形状物体的加工要求，大大提高了加工质量水平。

Description

一种将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置

技术领域

本发明属于激光应用技术领域，具体涉及一种将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置。

背景技术

激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发眀。激光是20世纪60年代的新光源，具有方向性好、亮度高、单色性好和高能量密度等特点。以激光器为基础的激光工业在全球发展执着迅猛，现在已广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科研等方面。其中激光在工业生产中，不同形状的加工物体及物体最终的加工质量水平，需要使用不同形状、不同大小及不同密度的光斑来完成。而目前激光器输出的光束一般都是圆形光束，这就需要一种调整方法来完成激光光束的调整。

目前常见的调整方法一般组成(专利公开号CN207067543U)如图1所示，该系统包括在同一光路上设置的激光二极管5、非球面镜6、至少各一对棱镜对3和柱面镜对4，由激光二极管5发出的不同椭圆度的激光，经非球面镜6准直后形成平行光束，平行光束再通过至少一对棱镜3和一对柱面镜4对整形转换，得到高椭圆的准直激光束。柱面镜对4包括平凹柱面镜41和平凸柱面镜42，棱镜对3可以设置于非球面镜6和平凹柱面镜41之间(图1所示)，或者设置于平凸柱面镜42的后方，或者设置于平凹柱面镜41和平凸柱面镜42之间。此方法的优点是可对非均匀光源进行整形而得到高椭圆度的激光束，提高产品的一致性。但此方法在同一光路上的各光学器件不在同一个直线光轴上，棱镜对3的位置有几种不同的放置方式，在不同的位置还要对棱镜组3中的每个棱镜的角度和棱镜之间的距离进行调整，并且还要调整凹柱面镜41和凸柱面镜42之间的距离。这一系列的调整并没有给出一个详细的调整方式和机械调整装置，光路看似简单，但如若实现这一系列的调整，机械调整装置将会异常的复杂，对加工精度要求将会极高，装置加工难度和成本都将会很高。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置。

本发明采用的技术方案是：一种将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置及方法，包括用于对激光束进行转换的光学部分和用于安装光学部分的机械部分，所述光学部分包括依次同轴布置的第一平凸透镜、平凹柱面镜、平凸柱面镜、第二平凸透镜和平凹透镜，所述机械部分包括光纤接头、螺纹套筒、固定套筒、调节套筒、平凹透镜座，所述光纤接头一端用于连接光纤头，所述第一平凸透镜和平凹柱面镜间隔安装于光纤接头的空腔内部，所述端盖和固定套筒套于光纤接头外部，所述螺纹套筒套于固定套筒外部，螺纹套筒两端分别通过端盖和固定套筒外侧面限位，所述螺纹套筒与光纤接头之间通过穿过固定套筒的T型螺纹连接；所述平凸柱面镜和第二平凸透镜间隔安装于调节套筒的空腔内部，所述平凹透镜安装于平凹透镜座的空腔内部，所述调节套筒一端与固定套筒另一端之间设有用于对调节套筒进行轴向限位第二限位结构，调节套筒另一端与平凹透镜座螺纹连接。

进一步地，所述端盖一端与固定套筒一端固定连接，端盖一端端面贴合螺纹套筒端面，端盖另一端外表面设有用于与激光设备连接的外螺纹。

进一步地，所述螺纹套筒一端设有齿形结构，所述固定套筒与螺纹套筒一端配合的侧面上沿轴向开有小孔，所述小孔内设置弹簧，弹簧端部固定钢珠，所述钢珠与齿形结构配合连接。

进一步地，所述齿形结构包括间隔布置的齿形凸起，相邻齿形凸起之间形成齿形凹槽，所述钢珠位于其中一个齿形凹槽内。

进一步地，所述固定套筒上与螺纹套筒配合的位置设有腰型孔，所述光纤接头表面设有凹坑，所述T型螺纹一端穿过所述腰型孔插入所述凹坑内，T型螺纹另一端位于腰型孔内且与螺纹套筒内壁螺纹连接。

进一步地，所述T型螺纹包括一体化连接的连接部和导向部，所述连接部穿过所述腰型孔插入光纤接头上的凹坑内，所述导向部表面设有用于与螺纹套筒连接的导向部外螺纹，导向部侧面包括相对布置的平侧面和相对布置的圆端面，所述平侧面与腰型孔侧面配合，所述圆端面用于与腰型孔端面配合。

进一步地，所述固定套筒另一端设有防脱盖，所述防脱盖套于调节套筒外部，防脱盖与固定套筒固定连接，防脱盖的外部侧平面贴合固定套筒的端部平面，防脱盖的内部侧平面用于限制调节套筒轴向移动，防脱盖的内部侧平面与调节套筒外部侧平面之间设有间隙。

进一步地，所述第一平凸透镜和平凹柱面镜通过压圈安装于光纤接头的空腔内部，第一平凸透镜凸面与平凹柱面镜凹面相对布置，第一平凸透镜与平凹柱面镜之间通过隔圈隔开。

进一步地，所述光纤接头的空腔内部设置平凹柱面镜座，平凹柱面镜座一端贴合隔圈、另一端贴合压圈，所述平凹柱面镜座为圆筒结构，平凹柱面镜座左段内壁直径大于平凹柱面镜座右段内壁直径，所述平凹柱面镜安装于平凹柱面镜座左段内壁与平凹柱面镜座右段端面之间形成的空腔内，平凹柱面镜座左段上设有多个第一槽口。

进一步地，所述平凸柱面镜和第二平凸透镜分别通过平凸柱面镜座和平凸透镜座安装于调节套筒内部，平凸柱面镜凸面与第二平凸透镜平面相对布置，平凸柱面镜座一端贴合调节套筒内部端面、另一端贴合平凸透镜座一端面，平凸透镜座另一端与调节套筒内壁固定连接。

进一步地，所述平凸柱面镜座为圆筒结构，平凸柱面镜座左段内壁直径小于平凸柱面镜座右段内壁直径，所述平凸柱面镜安装于平凸柱面镜座右段内壁与平凸柱面镜座左段端面之间形成的空腔内，平凸柱面镜座右段上设有多个第二槽口。

进一步地，所述平凸透镜座为圆筒结构，平凸透镜座的端部设有凸环，所述凸环内径大于平凸透镜座内径，所述第二平凸透镜安装于凸环内壁与平凸透镜座端面之间形成的空腔内，凸环上设有多个第三槽口。

进一步地，所述平凹透镜座内部包括沿轴向布置的第一空腔和第二空腔，所述第一空腔内壁设有用于与调节套筒连接的内螺纹，所述平凹透镜固定于第二空腔内，平凹透镜凹面与第二平凸透镜凸面相对布置，第二空腔内壁设有多个第四槽口。

进一步地，所述平凹透镜座上开有螺钉孔，螺钉孔内设置平头螺钉，平头螺钉端部紧贴调节套筒表面。

更进一步地，所述调节套筒一端与固定套筒另一端配合的面为台阶面，所述固定套筒另一端设有固定套筒内螺孔和尖头紧定螺钉，所述调节套筒外表面沿圆周设有一圈V型槽，所述尖头紧定螺钉穿过固定套筒内螺孔插入V型槽内形成所述第二限位结构。

本发明将光学部分的各个镜片安装于机械部分内部，各镜片处于一种封闭状态，当要调节需要的光束时，只需要在外面进行旋转螺纹套筒、调节套筒、平凹透镜座即可，调节的时候，不会影响到内部光学器件的洁净程度。本发明通过光纤接头、固定套筒、调节套筒等结构的配合实现将激光器输出的圆形光束转变成椭圆形光束，结构紧凑，调节操作简单、易行，可有效提高生产成本和生产效率；本发明能随意改变椭圆光束形状，可实现对不同形状物体的加工要求，大大提高了加工质量水平。

附图说明

图1为现有技术调整方法的示意图。

图2为本发明调整装置的立体图。

图3为本发明调整装置的剖面图。

图4为本发明调整装置的详细标号结构示意图。

图5为本发明光学部分整体示意图。

图6为本发明光纤接头结构示意图。

图7为本发明螺纹套筒结构示意图。

图8为本发明T型螺纹结构示意图。

图9为本发明光纤接头、T型螺纹和固定套筒装配在一起的结构示意图。

图10为本发明调节套筒结构示意图。

图11为本发明防脱盖结构示意图。

图12为本发明平凹柱面镜座结构示意图。

图13为本发明平凸柱面镜座结构示意图。

图14为本发明平凸透镜座结构示意图。

图15为本发明平凹透镜座结构示意图。

图中：1——机械部分，101——光纤接头，101-1——光纤接头第一内部容腔，101-2——光纤接头外部螺纹，101-3——光纤接头第二内部容腔，101-4——光纤接头第三内部容腔，101-5——光纤接头内螺纹，101-6——凹坑，101-7——光纤接头外圆面，102——端盖，102-1——端盖端面，102-2——端盖内螺纹孔，102-3——端盖内圆，102-4——端盖外螺纹，103——螺纹套筒，103-1——螺纹套筒端面，103-2——螺纹套筒内螺纹，103-3——齿形结构，103-3-1——齿形凹槽，103-3-2——齿形凸起，104——T型螺纹，104-1——连接部，104-2——导向部，104-3——导向部外螺纹，104-4——圆端面，104-5——平侧面，105——固定套筒，105-1——腰型孔侧面，105-2——小孔，105-3——固定套筒内螺孔，105-4——腰型孔端面，105-5——腰型孔，105-6——固定套筒螺纹，105-7——固定套筒第一内部容腔，105-8——固定套筒第二内部容腔，105-9——固定套筒端面，105-10——固定套筒内螺纹，105-11——固定套筒端部平面，105-12——固定套筒外侧面，106——钢珠，107——弹簧，108——调节套筒，108-1——调节套筒内部容腔，108-2——调节套筒第一平面，108-3——调节套筒内螺纹，108-4——V型槽，108-5——调节套筒外部侧平面，108-6——调节套筒外螺纹，108-7——调节套筒中段外圆面，109——尖头紧定螺钉，110——平凸透镜座，110-1——平凸透镜座前端平面，110-2——平凸透镜座外螺纹，110-3——第三槽口，110-4——凸环，110-5——凸环内壁，110-6——平凸透镜座端面，111——平头紧定螺钉，112——平凹透镜座，112-1——平凹透镜座内螺纹，112-2——第一空腔，112-3——第二空腔，112-4——第四槽口，112-5——第二空腔内壁，112-6——第二空腔内部侧平面，112-7——平凹透镜座内螺纹孔，113——防脱盖，113-1——防脱盖外螺纹，113-2——防脱盖外部侧平面，113-3——防脱盖内部侧平面，113-4——防脱盖右段内圆面，114——平凸柱面镜座，114-1——平凸柱面镜座前端平面，114-2——平凸柱面镜座后端平面，114-3——第二槽口，114-4——平凸柱面镜座左段，114-5——平凸柱面镜座右段，114-6——平凸柱面镜座右段内壁，114-7——平凸柱面镜座左段端面，115——压圈，115-1——压圈前端平面，115-2——压圈外螺纹，116——平凹柱面镜座，116-1——平凹柱面镜座前端面，116-2——平凹柱面镜座后端面，116-3——第一槽口，116-4——平凹柱面镜座左段，116-5——平凹柱面镜座右段，116-6——平凹柱面镜座左段内壁，116-7——平凹柱面镜座右段端面，117——隔圈，117-1——隔圈前端平面，117-2——隔圈后端平面，118——紧固螺钉，2——光学部分，201——第一平凸透镜，201-1——第一平凸透镜平面，201-2——第一平凸透镜凸面，202——平凹柱面镜，202-1——平凹柱面镜平面，202-2——平凹柱面镜凹面，203——平凸柱面镜，203-1——平凸柱面镜平面，203-2——平凸柱面镜凸面，204——第二平凸透镜，204-1——第二平凸透镜平面，204-2——第二平凸透镜凸面，205——平凹透镜，205-1——平凹透镜平面，205-2——平凹透镜凹面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图2-15所示，本发明提供一种将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，包括机械部分1和光学部分2。机械部分1包括光纤接头101、端盖102、螺纹套筒103、T型螺纹104、固定套筒105、钢珠106、棘轮弹簧107、调节套筒108、尖头紧定螺钉109、平凸透镜座110、平头紧定螺钉111、平凹透镜座112、防脱盖113、平凸柱面镜座114、压圈115、平凹柱面镜座116、隔圈117和紧固螺钉118。光学部分2包括第一平凸透镜201、平凹柱面镜202、平凸柱面镜203、第二平凸透镜204和平凹透镜205。

第一平凸透镜201、平凹柱面镜202、平凸柱面镜20.、第二平凸透镜204和平凹透镜205依次同轴布置，所述光纤接头101一端用于连接光纤头，所述第一平凸透镜201和平凹柱面镜202间隔安装于光纤接头101的空腔内部，所述端盖102和固定套筒105一端套于光纤接头101外部，所述螺纹套筒103套于固定套筒105外部，螺纹套筒103两端分别通过端盖102和固定套筒105外侧面限位，所述螺纹套筒103与光纤接头101之间通过穿过固定套筒的T型螺纹104连接；所述平凸柱面镜203和第二平凸透镜204间隔安装于调节套筒108的空腔内部，所述平凹透镜205安装于平凹透镜座112的空腔内部，所述调节套筒108一端与固定套筒105另一端之间设有用于对调节套筒进行轴向限位第二限位结构，调节套筒108另一端与平凹透镜座112螺纹连接。

光纤接头101的光纤接头第一内部容腔101-1可以插入光纤头，光纤接头外部螺纹101-2可与光纤头的内螺纹形成一对螺纹副，从而使光纤接头101与激光器输出的光纤头相连接。第一平凸透镜平面201-1向内将第一平凸透镜201装入光纤接头第二内部容腔101-3中，然后装入隔圈117，隔圈前端平面117-1压住第一平凸透镜凸面201-2，平凹柱面镜座116为圆筒结构，平凹柱面镜座左段116-4内壁直径大于平凹柱面镜座右段116-5内壁直径，平凹柱面镜平面202-1向内将平凹柱面镜202装入到由左段内壁116-6与右段端面116-7之间形成的空腔内，平凹柱面镜座左段116-4上设有四个第一槽口116-3，在四个第一槽口116-3内滴入适量的胶水，使平凹柱面镜202与平凹柱面镜座116粘连在一起，再将装有平凹柱面镜202的平凹柱面镜座116装入到光纤接头第三内部容腔101-4内，平凹柱面镜座前端面116-1压住隔圈后端平面117-2，压圈外螺纹115-2与光纤接头内螺纹101-5形成第一螺纹副，将压圈115旋入后压圈前端平面115-1压紧平凹柱面镜座后端面116-2，从而把第一平凸透镜201和平凹柱面镜202位置相对固定地装配在一起。

端盖内圆102-3套在光纤接头外部，固定套筒105一端设置有固定套筒螺纹105-6，端盖端部还设有端盖内螺纹孔102-2，固定套筒105一端与端盖102一端螺纹固定连接后，紧固螺钉118旋入到端盖内螺纹孔102-2内后将其顶端顶紧固定套筒螺纹105-6，进一步将端盖102固定在固定套筒105上，端盖102一端端面贴合螺纹套筒端面103-1，端盖端面102-1和固定套筒外侧面105-12一起对螺纹套筒103限位，使螺纹套筒103在端盖102和固定套筒105之间可沿圆周方向转动，但不可沿轴向平动。端盖102另一端外表面设有端盖外螺纹102-4，端盖外螺纹102-4可以转接到其他装置上。

固定套筒105上与螺纹套筒103配合的位置设有腰型孔105-5，所述光纤接头101表面设有凹坑101-6，T型螺纹104包括一体化连接的连接部104-1和导向部104-2，连接部104-1为圆柱结构，导向部104-2表面设有用于与螺纹套筒连接的导向部外螺纹104-3，导向部侧面包括相对布置的平侧面104-5和相对布置的圆端面104-4，连接部104-1穿过所述腰型孔105-5插入光纤接头101上的凹坑101-6内，导向部104-2位于腰型孔105-5内且与螺纹套筒103内壁的螺纹套筒内螺纹103-2连接。导向部外螺纹104-3与螺纹套筒内螺纹103-2形成第二螺纹副，两个平侧面104-5与两个腰型孔侧面105-1贴合并可沿两个腰型孔侧面105-1滑动，两个腰型孔端面105-4可对两个圆端面104-4分别限位。光纤接头外圆面101-7可在固定套筒第一内部容腔105-7内沿轴向滑动，当扭动螺纹套筒103时，T型螺纹104在第二螺纹副和两个固定套筒侧面105-1的作用下沿两个固定套筒侧面105-1在轴向前后滑动，并带动光纤接头101在轴向前后滑动，当两个圆端面104-4滑动到两个腰型孔端面105-4的位置时T型螺纹104和光纤接头101停止滑动。从而只调节平凹柱面镜202的轴向前后位置而不沿圆周方向旋转，进而只调节平凹柱面镜202与平凸柱面镜203的轴向相对距离但在圆周方向相对不旋转。

螺纹套筒103的一端设置有齿形结构103-3，所述固定套筒105与螺纹套筒103一端配合的固定套筒外侧面105-12上沿轴向开有小孔105-2，所述小孔105-2内设置弹簧107，弹簧107端部固定钢珠106，所述钢珠106与齿形结构103-3配合连接。齿形结构103-3包括多个间隔布置的齿形凸起齿103-3-2，相邻齿形凸起103-3-2之间形成齿形凹槽103-3-1，这些相同的齿形凹槽103-3-1和齿形凸起103-3-2与钢珠106配合使用，当旋动螺纹套筒103时钢珠106会通过许多相同的齿形凹槽103-3-1和齿形凸起103-3-2，在弹簧的弹力作用下钢珠106每从一个齿形凹槽103-3-1离开经过紧挨着的一个齿形凸起103-3-2达到临近的一个齿形凹槽103-3-1后，螺纹套筒103就会转过一个设定的角度，螺纹套筒103与钢珠106之间就会发出轻微的一声“咔”，从而使螺纹套筒103能在每个设定的位置停留，并得到良好的手感。

平凸柱面镜203和第二平凸透镜204分别通过平凸柱面镜座114和平凸透镜座110安装于调节套筒108空腔内部，平凸柱面镜凸面203-2与第二平凸透镜平面204-1相对布置，平凸柱面镜座114一端贴合调节套筒108内部端面、另一端贴合平凸透镜座110一端面，平凸透镜座110另一端与调节套筒108内壁固定连接。

平凸柱面镜座114与平凹柱面镜座116结构类似，平凸柱面镜座114为圆筒结构，平凸柱面镜座左段114-4内壁直径小于平凸柱面镜座右段114-5内壁直径，平凸柱面镜座右段114-5上设有四个第二槽口114-3。平凸柱面镜平面203-1向内将平凸柱面镜203装入到由平凸柱面镜座右段内壁114-6与平凸柱面镜座左段端面114-7之间形成的空腔内，在四个第二槽口114-3内滴入适量的胶水，使平凸柱面镜203与平凸柱面镜座114粘连在一起，再将装有平凸柱面镜203的平凸柱面镜座前端平面114-1向内装入到调节套筒内部容腔108-1内。

平凸透镜座110为圆筒结构，平凸透镜座110的端部设有凸环110-4，所述凸环110-4内径大于平凸透镜座110内径，凸环110-4上设有多个第三槽口110-3。平凸透镜座外螺纹110-2与调节套筒内螺纹108-3形成第三螺纹副，第二平凸透镜平面204-1向内将第二平凸透镜204装入到由凸环内壁110-5与平凸透镜座端面110-6之间形成的空腔内，在四个第三槽口110-3处滴入适量的胶水，使第二平凸透镜204与平凸透镜座110粘连在一起，再将平凸透镜座前端平面110-1向内装入到调节套筒内部容腔108-1内，用第三螺纹副旋紧平凸透镜座110，使平凸透镜座前端平面110-1压紧平凸柱面镜座后端平面114-2，从而达到将平凸柱面镜203和第二平凸透镜204位置相对固定地装配和紧固的目的。

固定套筒105另一端设有固定套筒内螺孔105-3和尖头紧定螺钉109，将调节套筒第一平面108-2向内装入到固定套筒内部第二容腔105-8内，当调节套筒第一平面108-2到达固定套筒端面105-9的位置时被限位，此时V型槽108-4正好到达固定套筒内螺孔105-3的位置，当尖头紧定螺钉109旋入到固定套筒内螺孔105-3的最内部不能再旋进时，尖头紧定螺钉109的尖端正好顶紧到V型槽108-4内，当旋松紧定螺钉109时，尖头紧定螺钉109的尖端与V型槽108-4有了一定的缝隙，调节套筒108即可沿圆周方向旋动，但却不可沿轴向平动，从而调整平凸柱面镜203与平凹柱面镜202的圆周方向的相对位置。

固定套筒105另一端设有防脱盖113，防脱盖113设置有防脱盖外螺纹113-1、防脱盖外部侧平面113-2、防脱盖内部侧平面113-3和防脱盖右段内圆面113-4，防脱盖113的防脱盖外螺纹113-1端向内从调节套筒外螺纹108-6处放入，防脱盖外螺纹113-1与固定套筒内螺纹105-10形成第四螺纹副，将第四螺纹副旋紧时防脱盖外部侧平面113-2与固定套筒端部平面105-11贴合在一起，防脱盖内部侧平面113-3与调节套筒外部侧平面108-5之间留有一定的间隙，防脱盖右段内圆面113-4的直径小于调节套筒中段外圆面108-7的直径，当尖头紧定螺钉109旋松后，防脱盖外部侧平面113-2通过固定套筒端部平面105-11将固定套筒105在轴向限位，防脱盖内部侧平面113-3与调节套筒外部侧平面108-5之间的间隙只允许调节套筒108在轴向位置有小范围的平动，以防止调节套筒108从整个装置上脱落。

平凹透镜座112内部包括沿轴向布置的第一空腔112-2和第二空腔112-3，所述第一空腔112-2内壁设有用于与调节套筒连接的平凹透镜座内螺纹112-1，第二空腔112-3内壁设有多个第四槽口112-4。将平凹透镜205的平凸透镜平面205-1向内装入到由第二空腔内壁112-5和第二空腔内部侧平面112-6组成的容腔内，在四个第四槽口112-4内滴入胶水，使平凹透镜205与平凹透镜座112粘连在一起。平凹透镜座内螺纹112-1与调节套筒外螺纹108-6形成第五螺纹副，将装有平凹透镜205的平凹透镜座112通过这第五螺纹副旋转连接到调节套筒108上，通过旋进旋出连接的多少来调节平凹透镜205相对于第二平凸透镜204的距离大小，平头紧定螺钉111旋进平凹透镜座内螺纹孔112-7内，当调到合适的距离时将平头紧定螺钉111轻锁调节套筒外螺纹108-6，将平凹透镜座112固定。从而使平凹透镜205与第二平凸透镜204之间的相对位置即可以沿圆周方向旋转，又可以沿轴向平动。

本发明还提供一种将圆形光束转变成椭圆形光束的调整方法，包括间隔布置于同一光轴线上的第一平凸透镜201、平凹柱面镜202、平凸柱面镜203、第二平凸透镜204和平凹透镜205，调整圆形光束照射到第一平凸透镜平面201-1上，然后光束依次经过平凹柱面镜202、平凸柱面镜203、第二平凸透镜204和平凹透镜205折射后从平凹透镜平面205-1射出形成最终的椭圆光束。通过沿光轴线方向调整平凹柱面镜202与平凸柱面镜203之间的距离可以改变椭圆光束光斑的长短轴的比例大小，通过以光轴线为中心旋转平凸柱面镜203可以改变光束的光斑相位，即是竖直的椭圆还是水平椭圆，调整第二平凸透镜204与平凹透镜205之间的距离可以改变光束光斑的整体大小。

形成最终的椭圆光束的过程为：从激光器的光纤出来的发散圆形光束照射到第一平凸透镜平面201-1，经过第一平凸透镜201的折射后从第一平凸透镜凸面201-2射出被第一次聚拢，然后被第一次聚拢的圆形光束照射到平凹柱面镜凹面202-2上，经过平凹柱面镜202的折射后从平凹柱面镜平面202-1射出被单方向发散形成第一椭圆光束，第一椭圆光束再照射到平凸柱面镜平面203-1上，经平凸柱面镜203的折射后从平凸柱面镜凸面203-2射出被单方向聚拢形成第二椭圆光束，第二椭圆光束又照射到第二平凸透镜平面204-1上，经第二平凸透镜204的折射后从第二平凸透镜凸面204-2射出，椭圆光束被聚拢，被聚拢的椭圆光束照射到平凹透镜凹面205-2，经平凹透镜205的折射后从平凹透镜平面205-1射出，被聚拢的椭圆形光束又被发散，焦距被拉长后射出而最终得到理想的高质量椭圆形光束。

基于上述将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置实现将圆形光束转变成椭圆形光束的调整方法包括如下步骤：

步骤1、调整装置装配完整；

步骤2、将调整装置通过端盖外螺纹102-4连接到指定的装置上，并在出光端放置易于观察的相关物件；

步骤3、将光纤连接在光纤接头外部螺纹101-2上；

步骤4、将激光调节至红光，并使激光器发射红光；

步骤5、旋转螺纹套筒103；

步骤6、旋转调节套筒108，调到合适的位置后轻锁尖头紧定螺钉109；

步骤7、旋转平凹透镜座112，调到合适的位置后轻锁平头紧定螺钉111；

步骤8、步骤5、步骤6和步骤7完成后，找到合适的光斑，将激光器调至激光，使激光器发射激光；

步骤9、用激光进行相关物件的加工。

以上步骤5、步骤6和步骤7的前后顺序可能会根据实际运用情况有所调整。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (15)

1.一种将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，其特征在于：包括用于对激光束进行转换的光学部分(2)和用于安装光学部分的机械部分(1)，所述光学部分(2)包括依次同轴布置的第一平凸透镜(201)、平凹柱面镜(202)、平凸柱面镜(203)、第二平凸透镜(204)和平凹透镜(205)，所述机械部分(1)包括光纤接头(101)、端盖(102)、螺纹套筒(103)、固定套筒(105)、调节套筒(108)和平凹透镜座(112)，所述光纤接头(101)一端用于连接光纤头，所述第一平凸透镜(201)和平凹柱面镜(202)间隔安装于光纤接头(101)的空腔内部，所述端盖(102)和固定套筒(105)套于光纤接头(101)外部，所述螺纹套筒(103)套于固定套筒(105)外部，螺纹套筒(103)两端分别通过端盖(102)和固定套筒(105)外侧面限位，所述螺纹套筒(103)与光纤接头(101)之间通过穿过固定套筒的T型螺纹(104)连接；所述平凸柱面镜(203)和第二平凸透镜(204)间隔安装于调节套筒(108)的空腔内部，所述平凹透镜(205)安装于平凹透镜座(112)的空腔内部，所述调节套筒(108)一端与固定套筒(105)另一端之间设有用于对调节套筒进行轴向限位第二限位结构，调节套筒(108)另一端与平凹透镜座(112)螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，其特征在于：所述端盖(102)一端与固定套筒(105)一端固定连接，端盖(102)一端端面贴合螺纹套筒端面(103-1)，端盖(102)另一端外表面设有用于与激光设备连接的外螺纹(102-4)。

3.根据权利要求1所述的将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，其特征在于：所述螺纹套筒(103)一端设有齿形结构(103-3)，所述固定套筒(105)与螺纹套筒(103)一端配合的侧面上沿轴向开有小孔(105-2)，所述小孔(105-2)内设置弹簧(107)，弹簧(107)端部固定钢珠(106)，所述钢珠(106)与齿形结构(103-3)配合连接。

4.根据权利要求3所述的将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，其特征在于：所述齿形结构(103-3)包括间隔布置的齿形凸起(103-3-2)，相邻齿形凸起(103-3-2)之间形成齿形凹槽(103-3-1)，所述钢珠(106)位于其中一个齿形凹槽(103-3-1)内。

5.根据权利要求1所述的将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，其特征在于：所述固定套筒(105)上与螺纹套筒配合的位置设有腰型孔(105-5)，所述光纤接头(101)表面设有凹坑(101-6)，所述T型螺纹(104)一端穿过所述腰型孔(105-5)插入所述凹坑(101-6)内，T型螺纹(104)另一端位于腰型孔(105-5)内且与螺纹套筒(103)内壁螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，其特征在于：所述T型螺纹(104)包括一体化连接的连接部(104-1)和导向部(104-2)，所述连接部(104-1)穿过所述腰型孔插入光纤接头上的凹坑(101-6)内，所述导向部(104-2)表面设有用于与螺纹套筒连接的导向部外螺纹(104-3)，导向部(104-2)侧面包括相对布置的平侧面(104-5)和相对布置的圆端面(104-4)，所述平侧面(104-5)与腰型孔侧面(105-1)配合，所述圆端面(104-4)用于与腰型孔端面(105-4)配合。

7.根据权利要求1所述的将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，其特征在于：所述固定套筒(105)另一端设有防脱盖(113)，所述防脱盖(113)套于调节套筒(108)外部，防脱盖(113)与固定套筒(105) 固定连接，防脱盖(113)的外部侧平面贴合固定套筒(105)的端部平面，防脱盖(113)的内部侧平面用于限制调节套筒轴向移动，防脱盖(113)的内部侧平面与调节套筒外部侧平面(108-5)之间设有间隙。

8.根据权利要求1所述的将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，其特征在于：所述第一平凸透镜(201)和平凹柱面镜(202)通过压圈(115)安装于光纤接头(101)的空腔内部，第一平凸透镜凸面与平凹柱面镜凹面相对布置，第一平凸透镜(201)与平凹柱面镜(202)之间通过隔圈(117)隔开。

9.根据权利要求8所述的将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，其特征在于：所述光纤接头(101)的空腔内部设置平凹柱面镜座(116)，平凹柱面镜座(116)一端贴合隔圈(117)、另一端贴合压圈(115)，所述平凹柱面镜座(116)为圆筒结构，平凹柱面镜座左段内壁直径大于平凹柱面镜座右段内壁直径，所述平凹柱面镜(202)安装于平凹柱面镜座左段内壁与平凹柱面镜座右段端面之间形成的空腔内，平凹柱面镜座左段上设有多个第一槽口(116-3)。

10.根据权利要求8所述的将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，其特征在于：所述平凸柱面镜(203)和第二平凸透镜(204)分别通过平凸柱面镜座(114)和平凸透镜座(110)安装于调节套筒(108)内部，平凸柱面镜凸面与第二平凸透镜平面相对布置，平凸柱面镜座(114)一端贴合调节套筒(108)内部端面、另一端贴合平凸透镜座(110)一端面，平凸透镜座(110)另一端与调节套筒(108)内壁固定连接。

11.根据权利要求10所述的将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，其特征在于：所述平凸柱面镜座(114)为圆筒结构，平凸柱面镜座左段内壁直径小于平凸柱面镜座右段内壁直径，所述平凸柱面镜(203)安装于平凸柱面镜座右段内壁与平凸柱面镜座左段端面之间形成的空腔内，平凸柱面镜座右段上设有多个第二槽口(114-3)。

12.根据权利要求10所述的将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，其特征在于：所述平凸透镜座(110)为圆筒结构，平凸透镜座(110)的端部设有凸环(110-4)，所述凸环内径大于平凸透镜座内径，所述第二平凸透镜(204)安装于凸环内壁与平凸透镜座端面之间形成的空腔内，凸环(110-4)上设有多个第三槽口(110-3)。

13.根据权利要求1所述的将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，其特征在于：所述平凹透镜座(112)内部包括沿轴向布置的第一空腔(112-2)和第二空腔(112-3)，所述第一空腔内壁设有用于与调节套筒连接的内螺纹，所述平凹透镜(205)固定于第二空腔(112-3)内，平凹透镜凹面与第二平凸透镜凸面相对布置，第二空腔内壁设有多个第四槽口(112-4)。

14.根据权利要求1所述的将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，其特征在于：所述平凹透镜座(112)上开有螺钉孔，螺钉孔内设置平头螺钉(111)，平头螺钉端部紧贴调节套筒表面。

15.根据权利要求1所述的将圆形光束转变成椭圆形光束的调整装置，其特征在于：所述调节套筒(108)一端与固定套筒(105)另一端配合的面为台阶面，所述固定套筒(105)另一端设有固定套筒内螺孔和尖头紧定螺钉(109)，所述调节套筒外表面沿圆周设有一圈V型槽(108-4)，所述尖头紧定螺钉(109)穿过固定套筒内螺孔插入V型槽(108-4)内形成所述第二限位结构。

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