CN111708173A - 光束整形装置 - Google Patents

光束整形装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111708173A
CN111708173A CN202010587435.6A CN202010587435A CN111708173A CN 111708173 A CN111708173 A CN 111708173A CN 202010587435 A CN202010587435 A CN 202010587435A CN 111708173 A CN111708173 A CN 111708173A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
rotatable
mirror
reflector
optical assembly
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.)
Withdrawn
Application number
CN202010587435.6A
Other languages
English (en)
Inventor
丁培
翟瑞
周志军
林小波
乔磊
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.)
Shenzhen Micromach Technology Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Micromach Technology Co ltd
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 Shenzhen Micromach Technology Co ltd filed Critical Shenzhen Micromach Technology Co ltd
Priority to CN202010587435.6A priority Critical patent/CN111708173A/zh
Publication of CN111708173A publication Critical patent/CN111708173A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0927—Systems for changing the beam intensity distribution, e.g. Gaussian to top-hat
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0955—Lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0977—Reflective elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/1821—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors for rotating or oscillating mirrors

Abstract

本申请提供一种光束整形装置，其包括激光器、第一可旋转反射镜、高斯光传播光学组件和平顶光传播光学组件，激光器发出的激光束经第一可旋转反射镜折转后进入高斯光传播光学组件或者进入平顶光传播光学组件后形成加工光；第一可旋转反射镜的入光面相对于入射光束呈45°夹角，第一可旋转反射镜具有将入射光束折转至高斯光传播光学组件的第一状态和将入射光束折转至平顶光传播光学组件的第二状态，第一可旋转反射镜通过90°旋转实现在第一状态和第二状态之间的切换。本申请光束整形装置既可以满足高斯光的加工需求，又可以满足平顶光的加工需求。

Description

光束整形装置
技术领域
本发明涉及光学设计技术领域，特别涉及一种光束整形装置。
背景技术
传统激光加工头是激光加工系统的重要组成部分，其主要包括光学镜组和送粉装置。光学镜组的作用是主要完成将激光光束从高功率光纤激光器的光纤端面传输至工作平面上，主要包括准直镜组和会聚镜组，是激光加工头中的核心部分，是实现激光加工头能否工作的重要部件。
激光器产生的光束基本都是呈高斯分布，但是在一些特殊的使用场景，某些材料的加工并不适合用到高斯光，现有方法无法实现激光能量高斯分布到平顶分布的切换。
发明内容
本发明基于现有技术存在的问题提出提供了一种能够实现在高斯光和平顶光之间切换的光束整形装置。
本发明提供一种光束整形装置，其包括激光器、第一可旋转反射镜、高斯光传播光学组件和平顶光传播光学组件，激光器发出的激光束经第一可旋转反射镜折转后进入高斯光传播光学组件或者进入平顶光传播光学组件后形成加工光；第一可旋转反射镜的入光面相对于入射光束呈45°夹角，第一可旋转反射镜具有将入射光束折转至高斯光传播光学组件的第一状态和将入射光束折转至平顶光传播光学组件的第二状态，第一可旋转反射镜通过90°旋转实现在第一状态和第二状态之间的切换。
其中，光束整形装置还包括第一驱动电机，第一驱动电机用于驱动第一可旋转反射镜旋转。
其中，高斯光传播光学组件包括第一反射镜和针孔滤波装置，在第一状态时，第一可旋转反射镜将入射光束折转至第一反射镜，第一反射镜将激光束进一步反射至针孔滤波装置。
其中，平顶光传播光学组件包括第二反射镜和非球面镜组，在第二状态时，第一可旋转反射镜将入射光束折转至第二反射镜，第二反射镜将激光束进一步反射至针孔滤波装置。
其中，高斯光传播光学组件还包括第三反射镜，平顶光传播光学组件还包括第四反射镜，光束整形装置还包括第二可旋转反射镜，第二可旋转反射镜用于在第一状态时接收针孔滤波装置出射后由第三反射镜反射的高斯光，以及用于在第二状态时接收非球面镜组出射后由第四反射镜反射的平顶光，第二可旋转反射镜通过90°旋转的方式实现接收高斯光或平顶光，第二可旋转反射镜进一步将高斯光或平顶光反射出去，第二可旋转反射镜反射的高斯光或平顶光的出光方向与激光器的出光方向同轴。
其中，光束整形装置还包括第二驱动电机，第二驱动电机用于驱动第二可旋转反射镜旋转。
其中，非球面镜组为开普勒型非球面镜组或伽利略型非平面镜组。
其中，光束整形装置还包括变倍扩束透镜组。
与现有技术相比，本发明光束整形装置激光器发出的激光束经第一可旋转反射镜折转后进入高斯光传播光学组件或者进入平顶光传播光学组件后形成加工光，由于第一可旋转反射镜的设置和高斯光、平顶光两条光路的设置，使得本申请光束整形装置既可以满足高斯光的加工需求，又可以满足平顶光的加工需求。
附图说明
图1为本申请光束整形装置一优选实施例的光路原理图；
图2为图1所示光束整形装置的非球面镜组的另一实施方式光路结构图；
图3为图1所示光束整形装置的可旋转反射镜转动示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人士在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本发明保护一种光束整形装置，其包括激光器、第一可旋转反射镜、高斯光传播光学组件和平顶光传播光学组件，激光器发出的激光束经第一可旋转反射镜折转后进入高斯光传播光学组件或者进入平顶光传播光学组件后形成加工光；第一可旋转反射镜的入光面相对于入射光束呈45°夹角，第一可旋转反射镜具有将入射光束折转至高斯光传播光学组件的第一状态和将入射光束折转至平顶光传播光学组件的第二状态，第一可旋转反射镜通过90°旋转实现在第一状态和第二状态之间的切换。与现有技术相比，本发明光束整形装置激光器发出的激光束经第一可旋转反射镜折转后进入高斯光传播光学组件或者进入平顶光传播光学组件后形成加工光，由于第一可旋转反射镜的设置和高斯光、平顶光两条光路的设置，使得本申请光束整形装置既可以满足高斯光的加工需求，又可以满足平顶光的加工需求。
下面将结合附图对本发明光束整形装置进行进一步的描述。图1所示为本发明一种光束整形装置的优选实施例。光束整形装置包括激光器1、变倍扩束透镜组2、第一可旋转反射镜3、高斯光传播光学组件、平顶光传播光学组件和第二可旋转反射镜10。
激光器1发射的激光束为高斯光。变倍扩束透镜组2用于对激光器1发射的激光束扩束。变倍扩束透镜组2包括沿光路传输方向依次设置的第一准直透镜、凹面放大镜和第二准直透镜。经变倍扩束透镜组2扩束后的激光束入射至第一可旋转反射镜3。
第一可旋转反射镜3的入光面相对于入射光束呈45°夹角，其用于将自变倍扩束透镜组出射的光束垂直反射。第一可旋转反射镜3具有将入射光束折转至高斯光传播光学组件的第一状态和将入射光束折转至平顶光传播光学组件的第二状态；第一可旋转反射镜3通过90°旋转实现在第一状态和第二状态之间的切换。
具体地，请进一步结合图3，第一可旋转反射镜3通过驱动电机30带动其旋转实现第一状态和第二状态之间的切换。无论是在第一状态下，还是在第二状态下，第一可旋转反射镜3与入射光束之间的夹角均为45°，由于两种状态之间切换时第一可旋转反射镜3需要翻转90°，因此，第一状态和第二状态下，第一可旋转反射镜3的出射光方向相反。
高斯光传播光学组件包括沿光学传播路径依次设置的反射镜4、针孔滤波装置5和反射镜6。平顶光传播光学组件包括沿光学传播路径依次设置的反射镜7、非球面镜组8和反射镜9。高斯光传播光学组件的光传输路径与平顶光传播光学组件的光传输路径。反射镜4、6、7、9均呈45°夹角设置。
在第一状态时，第一可旋转反射镜3将入射光束折转至反射镜4，由于反射镜4呈45°设置，因此，反射镜4的出射光与激光器1的出射光平行。反射镜4的出射光依次经过针孔滤波装置和反射镜6后被第二可旋转反射镜10反射。由于反射镜6和第二可旋转反射镜10均呈45°设置，因此，反射镜6将入射光垂直反射至第二可旋转反射镜10后再由第二可旋转反射镜10垂直反射，第二可旋转反射镜10的出射光平行于激光器1的出射光方向，优选地，第二可旋转反射镜10的出射光方向与激光器1的出光方向同轴设置。在该传输光路中，传输光经针孔滤波装置进行滤波优化后出射光仍为高斯光，波形未发生变化。
第二可旋转反射镜10通过驱动电机30带动其旋转。在第一状态下，第二可旋转反射镜10的入光面朝向反射镜6；在第二状态下，第二可旋转反射镜10的入光面朝向反射镜9，两种状态之间切换时第一可旋转反射镜3需要翻转90°。
在第二状态时，第一可旋转反射镜3将入射光束折转至反射镜7，由于反射镜7呈45°设置，因此，反射镜7的出射光与激光器1的出射光平行。反射镜7的出射光依次经过非球面镜组8和反射镜9后被第二可旋转反射镜10反射。由于反射镜9和第二可旋转反射镜10均呈45°设置，因此，反射镜7将入射光垂直反射至第二可旋转反射镜10后再由第二可旋转反射镜10垂直反射。在该传输光路中，入射的高斯光经非球面镜组后变化为平顶光出射。
请一并结合图1和图2，非球面镜组可以为图1所示开普勒型非球面镜组，亦可以为图2所示伽利略型非球面镜组。开普勒型非球面镜组包括一对凸面相对设置的单面凸镜，伽利略型非球面镜组包括一单凹面镜和一单凸面镜，单凹面镜的凹面与单凸面镜的凸面相对设置。
实际应用中，可以省略第二可旋转反射镜10的设置，当省略第二可旋转反射镜10时，亦需省略反射镜6和9，此时，加工头可以设置两个平行设置的出光孔。
以上所述实施方式仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出多个变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种光束整形装置，其特征在于，所述光束整形装置包括激光器、第一可旋转反射镜、高斯光传播光学组件和平顶光传播光学组件，所述激光器发出的激光束经第一可旋转反射镜折转后进入高斯光传播光学组件或者进入平顶光传播光学组件后形成加工光；所述第一可旋转反射镜的入光面相对于入射光束呈45°夹角，所述第一可旋转反射镜具有将入射光束折转至高斯光传播光学组件的第一状态和将入射光束折转至平顶光传播光学组件的第二状态，所述第一可旋转反射镜通过90°旋转实现在第一状态和第二状态之间的切换。
2.根据权利要求1所述的光束整形装置，其特征在于，所述光束整形装置还包括第一驱动电机，所述第一驱动电机用于驱动所述第一可旋转反射镜旋转。
3.根据权利要求2所述的光束整形装置，其特征在于，所述高斯光传播光学组件包括第一反射镜和针孔滤波装置，在第一状态时，所述第一可旋转反射镜将入射光束折转至第一反射镜，第一反射镜将激光束进一步反射至针孔滤波装置。
4.根据权利要求3所述的光束整形装置，其特征在于，所述平顶光传播光学组件包括第二反射镜和非球面镜组，在第二状态时，所述第一可旋转反射镜将入射光束折转至第二反射镜，第二反射镜将激光束进一步反射至针孔滤波装置。
5.根据权利要求4所述的光束整形装置，其特征在于，所述高斯光传播光学组件还包括第三反射镜，所述平顶光传播光学组件还包括第四反射镜，所述光束整形装置还包括第二可旋转反射镜，第二可旋转反射镜用于在第一状态时接收针孔滤波装置出射后由第三反射镜反射的高斯光，以及用于在第二状态时接收非球面镜组出射后由第四反射镜反射的平顶光，所述第二可旋转反射镜通过90°旋转的方式实现接收高斯光或平顶光，所述第二可旋转反射镜进一步将高斯光或平顶光反射出去，所述第二可旋转反射镜反射的高斯光或平顶光的出光方向与激光器的出光方向同轴。
6.根据权利要求5所述的光束整形装置，其特征在于，所述光束整形装置还包括第二驱动电机，所述第二驱动电机用于驱动所述第二可旋转反射镜旋转。
7.根据权利要求4所述的光束整形装置，其特征在于，所述非球面镜组为开普勒型非球面镜组或伽利略型非平面镜组。
8.根据权利要求1所述的光束整形装置，其特征在于，所述光束整形装置还包括变倍扩束透镜组。
CN202010587435.6A 2020-06-24 2020-06-24 光束整形装置 Withdrawn CN111708173A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010587435.6A CN111708173A (zh) 2020-06-24 2020-06-24 光束整形装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010587435.6A CN111708173A (zh) 2020-06-24 2020-06-24 光束整形装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111708173A true CN111708173A (zh) 2020-09-25

Family

ID=72542466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010587435.6A Withdrawn CN111708173A (zh) 2020-06-24 2020-06-24 光束整形装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111708173A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114273782A (zh) * 2021-10-11 2022-04-05 重庆大学 一种基于变换入射光源的激光-砂带协同加工装置及方法
DE102021129223B3 (de) 2021-11-10 2023-05-11 Nanoscribe Holding Gmbh Lithographievorrichtung mit Strahlformungseinrichtung
CN117891082A (zh) * 2024-03-14 2024-04-16 武汉振光科技有限公司 一种远距离激光整形探测照明装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102135665A (zh) * 2011-04-01 2011-07-27 北京工业大学 将高斯光束整形为平顶光束的装置和方法
CN104570363A (zh) * 2015-02-03 2015-04-29 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种高斯激光束整形方法和装置及精密激光微孔加工装置
CN104690432A (zh) * 2015-02-03 2015-06-10 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种精密激光切割及微孔加工装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102135665A (zh) * 2011-04-01 2011-07-27 北京工业大学 将高斯光束整形为平顶光束的装置和方法
CN104570363A (zh) * 2015-02-03 2015-04-29 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种高斯激光束整形方法和装置及精密激光微孔加工装置
CN104690432A (zh) * 2015-02-03 2015-06-10 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种精密激光切割及微孔加工装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114273782A (zh) * 2021-10-11 2022-04-05 重庆大学 一种基于变换入射光源的激光-砂带协同加工装置及方法
DE102021129223B3 (de) 2021-11-10 2023-05-11 Nanoscribe Holding Gmbh Lithographievorrichtung mit Strahlformungseinrichtung
CN117891082A (zh) * 2024-03-14 2024-04-16 武汉振光科技有限公司 一种远距离激光整形探测照明装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111708173A (zh) 光束整形装置
CN103182604B (zh) 激光复合焊接方法与系统
US5408553A (en) Optical power splitter for splitting high power light
CA2957343A1 (en) Device for shaping laser radiation
US6078420A (en) Hole-coupled laser scanning system
CA2369877A1 (en) Optical filter using a linear variable filter with elliptical beam geometry
CN105904087A (zh) 一种反射式高功率双金属振镜扫描系统
JP2010091658A (ja) 光路長補正モジュール
CN110695524B (zh) 激光微孔加工的光束扫描系统
CN114192971A (zh) 一种激光加工光路系统、方法及其应用
CN110587118A (zh) 一种双激光合束装置及双激光复合加工的光束系统
KR102205382B1 (ko) 광학 빔으로부터 광학 에너지를 추출하는 방법
CN205702846U (zh) 一种反射式高功率双金属振镜扫描系统
JP2023535395A (ja) 不明瞭になったイメージングシステムとともに使用されるコントラストを最適化するための方法及びデバイス
CN112496528A (zh) 光路组件、激光切割头及激光切割设备
CN111505833A (zh) 一种多波段激光耦合技术
CN103887707B (zh) 一种具有大功率高光束质量激光的半导体激光器
CN110653487A (zh) 激光焊接装置
CN210703082U (zh) 双激光合束装置及双激光复合加工的光束系统
CN1523388A (zh) 叠式半导体激光器阵列与光纤阵列间的耦合方法
CN106501948B (zh) 一种双通道光学旋转耦合器
KR101667792B1 (ko) 간섭 빔을 이용한 절단용 광학기기
JP2001255491A (ja) レーザ集光光学系
CN1231225A (zh) 连续激光的时间调制和空间分束装置
CN213814139U (zh) 基于反射式机械调制的光束光轴自稳装置及光学系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20200925

WW01 Invention patent application withdrawn after publication