CN115166984A - 一种生成贝塞尔光束的方法和装置 - Google Patents

一种生成贝塞尔光束的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种生成贝塞尔光束的方法和装置，包括：使准直高斯光束自圆锥透镜的底面向圆锥透镜的顶面透射；其中，所述圆锥透镜具有贯穿所述圆锥透镜的底面和顶面且位于所述圆锥透镜的中心的透光孔。本发明可提高生成的贝塞尔光束的加工质量。

Description

一种生成贝塞尔光束的方法和装置
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域，特别涉及一种生成贝塞尔光束的方法和装置。
背景技术
在激光材料加工过程中，通过贝塞尔光可对透明材料进行高质量加工。但高斯光聚焦产生的贝塞尔光沿着其传播方向没有明确的边界(在上下边缘能量逐渐降低)。在多种激光材料加工(或其他应用)工艺中，这种贝塞尔光形态并不理想。例如，在材料隐切过程中，无明确边界的贝塞尔光容易对材料上下表面造成损伤；在伴随腐蚀工艺的激光材料加工过程中，传统的贝塞尔光无法形成高质量的槽底或孔底。总的来说，传统的贝塞尔光束形态可能导致贝塞尔光束加工质量差。
因此，需要对现有生成贝塞尔光束的方法和装置进行改进，对生成的贝塞尔光束进行整形，从而改善贝塞尔光束的加工质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生成贝塞尔光束的方法和装置，以解决现有的生成贝塞尔光束的方法和装置生成的贝塞尔光束加工质量差的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种生成贝塞尔光束的方法，包括：使准直高斯光束自圆锥透镜的底面向圆锥透镜的顶面透射；其中，所述圆锥透镜具有贯穿所述圆锥透镜的底面和顶面且位于所述圆锥透镜的中心的透光孔。
可选的，还包括使准直高斯光束通过孔径小于准直高斯光束直径的光阑，再使通过光阑的光束自圆锥透镜的底面向圆锥透镜的顶面透射。
可选的，所述光阑设置在所述圆锥透镜的底面，且所述光阑的中心轴与所述圆锥透镜的中心轴重合。
可选的，所述光阑沿着垂直于所述圆锥透镜的中心线的截面为圆环形。
可选的，所述透光孔沿着垂直于所述圆锥透镜的中心线的截面为圆形。
本发明还提供一种生成贝塞尔光束的装置，包括圆锥透镜，所述圆锥透镜具有贯穿所述圆锥透镜的底面和顶面且位于所述圆锥透镜的中心的透光孔。
可选的，还包括设置在靠近所述圆锥透镜的底面的一侧的光阑。
可选的，所述光阑紧贴所述圆锥透镜的底面设置，且所述光阑的中心轴与所述圆锥透镜的中心轴重合。
可选的，所述光阑沿着垂直于所述圆锥透镜的中心线的截面为圆环形。
可选的，所述透光孔沿着垂直于所述圆锥透镜的中心线的截面为圆形。
本发明提供的一种生成贝塞尔光束的方法和装置，具有以下有益效果：
由于所述圆锥透镜具有贯穿所述圆锥透镜的底面和顶面且位于所述圆锥透镜的中心的透光孔，因此通过圆锥透镜的实体部分的准直高斯光束可形成贝塞尔光束，由于通过圆锥透镜的透光孔的准直高斯光束没有直接参与贝塞尔光束的形成，而是直接增加到贝塞尔光束中，相当于原先应该要形成贝塞尔光束的顶部的部分准直高斯光束没有经过圆锥透镜的透射形成贝塞尔光束的顶部的部分，而是以准直高斯光束增加到贝塞尔光束中，因此，可使得通过具有所述透光孔的圆锥透镜的准直高斯光束形成的贝塞尔光束的顶部区域获得明确的边界，如此形成的贝塞尔光束可直接应用于激光材料隐切(或其他应用)工艺，保证工件上表面不受损伤，提高贝塞尔光束的加工质量；并且，通过圆锥透镜的透光孔的准直高斯光束将参与到贝塞尔光束产生的过程，进而加强贝塞尔光束的能量密度。
附图说明
图1是本实施例中准直高斯光束穿过所述生成贝塞尔光束的装置的光路示意图。
附图标记说明：
100-圆锥透镜；200-透光孔；300-光阑。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例提供一种生成贝塞尔光束的方法，包括：使准直高斯光束自圆锥透镜100的底面向圆锥透镜100的顶面透射；其中，所述圆锥透镜100具有贯穿所述圆锥透镜100的底面和顶面且位于所述圆锥透镜100的中心的透光孔200。
由于所述圆锥透镜100具有贯穿所述圆锥透镜100的底面和顶面且位于所述圆锥透镜100的中心的透光孔200，因此通过圆锥透镜100的实体部分的准直高斯光束可形成贝塞尔光束，通过圆锥透镜100的透光孔200的准直高斯光束可使形成的贝塞尔光束的顶部区域获得明确的边界，如此可对形成的贝塞尔光束进行整形，获得顶部边界清晰贝塞尔光束，可直接应用于激光材料隐切(或其他应用)工艺，保证工件上表面不受损伤，提高贝塞尔光束的加工质量；并且，通过圆锥透镜100的透光孔200的准直高斯光束将参与到贝塞尔光束产生的过程，进而可加强贝塞尔光束的能量密度；
由于所述圆锥透镜100具有贯穿所述圆锥透镜100的底面和顶面且位于所述圆锥透镜100的中心的透光孔200，因此通过圆锥透镜100的实体部分的准直高斯光束可形成贝塞尔光束，由于通过圆锥透镜100的透光孔200的准直高斯光束没有直接参与贝塞尔光束的形成，而是直接增加到贝塞尔光束中，相当于原先应该要形成贝塞尔光束的顶部的部分准直高斯光束没有经过圆锥透镜100的透射形成贝塞尔光束的顶部的部分，而是以准直高斯光束增加到贝塞尔光束中，因此，可使得通过具有所述透光孔200的圆锥透镜100的准直高斯光束形成的贝塞尔光束的顶部区域获得明确的边界，如此形成的贝塞尔光束可直接应用于激光材料隐切(或其他应用)工艺，保证工件上表面不受损伤，提高贝塞尔光束的加工质量；并且，通过圆锥透镜100的透光孔200的准直高斯光束将参与到贝塞尔光束产生的过程，进而加强贝塞尔光束的能量密度。此外，由于所述圆锥透镜100的中心具有透光孔200，因此所述圆锥透镜100的顶部无需为尖端，降低了圆锥透镜100的生产难度，同时可改善圆锥透镜100的聚光效果。
所述生成贝塞尔光束的方法还包括，使准直高斯光束通过孔径小于准直高斯光的光斑直径的光阑300，再使通过光阑300的光束自圆锥透镜100的底面向圆锥透镜100的顶面透射。
由于准直高斯光束通过孔径小于准直高斯光的光斑直径的光阑300，再使通过光阑300的光束自圆锥透镜100的底面向圆锥透镜100的顶面透射，因此可通过光阑300对进入圆锥透镜100的准直高斯光束进行整形，使得准直高斯光束的周边区域被光阑300遮挡，从而使产生的贝塞尔光底部区域获得明确的边界。如此可使底部带有明确边界的贝塞尔光配合后续腐蚀工艺，可实现高质量材料开槽、打盲孔等应用。并且，底部和顶部都带有明确边界的贝塞尔光束可直接应用于激光材料隐切(或其他应用)工艺，保证工件上下表面不受损伤，提高贝塞尔光束的加工质量。
本实施例中，虽然实现了贝塞尔光束的整形，使得生成的贝塞尔光束的顶部和底部边界清晰，但是却降低了贝塞尔光束的能量密度。
所述生成贝塞尔光束的方法还包括，在使准直高斯光束自圆锥透镜100的底面向圆锥透镜100的顶面透射之后，对经所述圆锥透镜100透射的光束进行缩束，以根据需求实现不同焦深和直径的贝塞尔光束生成。
本实施例中，所述光阑300优选设置在所述圆锥透镜100的底面，且所述光阑300的中心轴与所述圆锥透镜100的中心轴重合。如此，更容易获得底部和顶部都带有明确边界的贝塞尔光束。
所述透光孔200沿着垂直于所述圆锥透镜100的中心线的截面为圆形。在其它的实施例中，所述透光孔200沿着垂直于所述圆锥透镜100的中心线的截面还可为方形、三角形等其它的多边形。
本实施例中，所述透光孔的直径小于0.5mm。
所述光阑300沿着垂直于所述圆锥透镜100的中心线的截面为圆环形。在其它的实施例中，所述光阑300的孔的形状还可为方形、三角形等其它的多边形。
参考图1，图1是本实施例中准直高斯光束穿过所述生成贝塞尔光束的装置的光路示意图，本实施例还提供一种生成贝塞尔光束的装置，包括圆锥透镜100，所述圆锥透镜100具有贯穿所述圆锥透镜100的底面和顶面且位于所述圆锥透镜100的中心的透光孔200。
由于所述圆锥透镜100具有贯穿所述圆锥透镜100的底面和顶面且位于所述圆锥透镜100的中心的透光孔200，因此通过圆锥透镜100的实体部分的准直高斯光束可形成贝塞尔光束，由于通过圆锥透镜100的透光孔200的准直高斯光束没有直接参与贝塞尔光束的形成，而是直接增加到贝塞尔光束中，相当于原先应该要形成贝塞尔光束的顶部的部分准直高斯光束没有经过圆锥透镜100的透射形成贝塞尔光束的顶部的部分，而是以准直高斯光束增加到贝塞尔光束中，因此，可使得通过具有所述透光孔200的圆锥透镜100的准直高斯光束形成的贝塞尔光束的顶部区域获得明确的边界，可直接应用于激光材料隐切(或其他应用)工艺，保证工件上表面不受损伤，提高贝塞尔光束的加工质量；并且，通过圆锥透镜100的透光孔200的准直高斯光束将参与到贝塞尔光束产生的过程，进而可加强贝塞尔光束的能量密度。
所述生成贝塞尔光束的装置还包括设置在靠近所述圆锥透镜100的底面的一侧的光阑300。
所述光阑300优选紧贴所述圆锥透镜100的底面设置，且所述光阑300的中心轴与所述圆锥透镜100的中心轴重合。
所述透光孔200沿着垂直于所述圆锥透镜100的中心线的截面为圆形。在其它的实施例中，所述透光孔200沿着垂直于所述圆锥透镜100的中心线的截面还可为方形、三角形等其它的多边形。
本实施例中，所述透光孔的直径小于0.5mm。
所述光阑300沿着垂直于所述圆锥透镜100的中心线的截面为圆环形。在其它的实施例中，所述光阑300的孔的形状还可为方形、三角形等其它的多边形。
所述生成贝塞尔光束的装置还包括用于对所述圆锥透镜100透射的光束进行缩束的缩束装置。
所述缩束装置包括在所述圆锥透镜100的顶面一侧依次设置的第一凸透镜和第二凸透镜，以对所述圆锥透镜100形成的贝塞尔光束进行等比例缩放，以根据需求实现不同焦深和直径的贝塞尔光束生成。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种生成贝塞尔光束的方法，其特征在于，包括：使准直高斯光束自圆锥透镜的底面向圆锥透镜的顶面透射；其中，所述圆锥透镜具有贯穿所述圆锥透镜的底面和顶面且位于所述圆锥透镜的中心的透光孔。
2.如权利要求1所述的生成贝塞尔光束的方法，其特征在于，还包括使准直高斯光束通过孔径小于准直高斯光束直径的光阑，再使通过光阑的光束自圆锥透镜的底面向圆锥透镜的顶面透射。
3.如权利要求2所述的生成贝塞尔光束的方法，其特征在于，所述光阑设置在所述圆锥透镜的底面，且所述光阑的中心轴与所述圆锥透镜的中心轴重合。
4.如权利要求2所述的生成贝塞尔光束的方法，其特征在于，所述光阑沿着垂直于所述圆锥透镜的中心线的截面为圆环形。
5.如权利要求1所述的生成贝塞尔光束的方法，其特征在于，所述透光孔沿着垂直于所述圆锥透镜的中心线的截面为圆形。
6.一种生成贝塞尔光束的装置，其特征在于，包括圆锥透镜，所述圆锥透镜具有贯穿所述圆锥透镜的底面和顶面且位于所述圆锥透镜的中心的透光孔。
7.如权利要求6所述的生成贝塞尔光束的装置，其特征在于，还包括设置在靠近所述圆锥透镜的底面的一侧的光阑。
8.如权利要求7所述的生成贝塞尔光束的装置，其特征在于，所述光阑紧贴所述圆锥透镜的底面设置，且所述光阑的中心轴与所述圆锥透镜的中心轴重合。
9.如权利要求7所述的生成贝塞尔光束的装置，其特征在于，所述光阑沿着垂直于所述圆锥透镜的中心线的截面为圆环形。
10.如权利要求6所述的生成贝塞尔光束的装置，其特征在于，所述透光孔沿着垂直于所述圆锥透镜的中心线的截面为圆形。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0936462A (ja) * 1995-07-15 1997-02-07 Nec Corp 固体レーザ励起方法及び固体レーザ装置
CN203365805U (zh) * 2013-06-09 2013-12-25 泉州师范学院 产生尺寸可调局域空心光束的光学系统
CN105807432A (zh) * 2016-05-06 2016-07-27 华侨大学 用轴棱锥聚焦贝塞尔-谢尔模型光场产生空心光束的光学系统
CN109676246A (zh) * 2019-01-26 2019-04-26 江苏先河激光研究院有限公司 分体式激光聚焦装置
CN111699070A (zh) * 2018-02-15 2020-09-22 肖特股份有限公司 将分离线引入透明脆性破裂材料中的方法和设备及通过该方法生产的具有分离线的元件

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0936462A (ja) * 1995-07-15 1997-02-07 Nec Corp 固体レーザ励起方法及び固体レーザ装置
CN203365805U (zh) * 2013-06-09 2013-12-25 泉州师范学院 产生尺寸可调局域空心光束的光学系统
CN105807432A (zh) * 2016-05-06 2016-07-27 华侨大学 用轴棱锥聚焦贝塞尔-谢尔模型光场产生空心光束的光学系统
CN111699070A (zh) * 2018-02-15 2020-09-22 肖特股份有限公司 将分离线引入透明脆性破裂材料中的方法和设备及通过该方法生产的具有分离线的元件
CN109676246A (zh) * 2019-01-26 2019-04-26 江苏先河激光研究院有限公司 分体式激光聚焦装置

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