CN1434320A - 激光光束整形装置 - Google Patents

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楼祺洪
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Abstract

一种激光光束整形装置，其特征在于它由n块结构相同的棱镜构成，每块棱镜具有相互垂直的入射面和出射面，两个反射面中，其中一个反射面与入射面的夹角为45°，另一反射面与出射面的夹角为45°，每块棱镜的厚度b等于入射光斑宽度的1/n，棱镜的宽度a等于入射光斑的高度，该n块棱镜在X轴方向按棱镜宽度a依次排列，在Y轴方向按棱镜厚度b依次错位排列。本发明装置将矩形光束整形为线状光束，也可将线状光束变成矩形光束，而且结构紧凑，成本较低，输出光束的光强均匀性较好。

Description

激光光束整形装置
技术领域：
本发明与激光光束整形有关，特别是一种将矩形激光光束与线状激光光束相应转换的光束整形装置。
背景技术：
在先技术中，为了使激光在一定面积上均匀扫描，采用分步重复扫描的方法，即在一定的Y值处，矩形光束按X方向重复扫描，再移动至Y’处，光束在X方向重复扫描。这里存在矩形光斑之间的接缝处不均匀。(见方爱平等“紫外激光能量密度对聚脂纤维处理后的表面形貌影响”，应用激光21(6)365-368 2001)
为了解决上述缺陷，在先技术(P.Y.Wang Beam shaping optic deliverhigh power beams Laser Focus World Dec.P115-118.2001)采用二组直角棱镜来达到上述目的。但是该装置成本较高，给实际应用也带来不便。
发明内容：
本发明要解决的技术问题在于克服上述在先技术的不足，提供一种激光光束整形装置，它的结构紧凑，成本较低，而且不仅可用于将矩形激光光束整形为线状激光光束，而且还可将线状光束变换为矩形光束，从而保证在X方向上光束的均匀性，只要保证光束在Y方向上均匀移动，即可改善整个激光处理表面的光强均匀性。
本发明的技术解决方案如下：
一种激光光束整形装置，其特征在于它由n块结构相同的棱镜构成，每块棱镜具有相互垂直的入射面和出射面，两个反射面中，其中一个反射面与入射面)的夹角为45°，另一反射面与出射面的夹角为45°，每块棱镜的厚度b等于入射光斑宽度的1/n，棱镜的宽度a等于入射光斑的高度，该n块棱镜在X轴方向按棱镜宽度a依次排列，在Y轴方向按棱镜厚度b依次错位排列。
所述棱镜的入射面和出射面镀有所用激光波长的增透膜，其两个反射面镀有所用激光波长的高反射膜。
所述棱镜是由透紫外的石英制成。
本发明的技术效果或优点是：
本发明装置可将矩形光束整形成线状光束，也可将线状光束变成矩形光束，从而保证了在X方向上光束的均匀性。只要保证光束在Y方向上均匀移动，就可以改善整个激光处理表面的光强均匀性；
本发明的光束整形装置适用于光斑为矩形的各类激光器，对于不同光斑尺寸及不同波长的激光器只要设计加工不同尺寸的特殊棱镜；
本发明装置结构紧凑，成本较低。
附图说明：
图1为本发明激光光束整形装置实施例示意图。
具体实施方式：
请参阅图1，本发明激光光束整形装置由n块结构相同的棱镜构成，每块棱镜i具有相互垂直的入射面i1和出射面i2，还有两个反射面i3和i4，反射面i3与入射面i1的夹角为45°，反射面i4与出射面i2的夹角为45°，每块棱镜i的厚度b等于入射光斑宽度的1/n，棱镜i的宽度a等于入射光斑的高度，该n块棱镜i在X轴方向按棱镜宽度a依次排列，在Y轴方向按棱镜厚度b依次错位排列。
所述棱镜i的入射面i1和出射面i2镀有所用激光波长的增透膜，其反射面i3和i4镀有所用激光波长的高反射膜。
所述棱镜i是由透紫外的石英制成的。
图1中n＝5，该五块棱镜在X方向上按棱镜宽度a依次排列。在Y方向上按棱镜厚度b错位排列，各棱镜的排列起点如下：棱镜1，Y＝0；棱镜2，Y＝b；棱镜3，Y＝2b；棱镜n，Y＝(n-1)b。当经过准直以后的入射光束8(其光斑宽度为nb，高度为a)入射到棱镜堆以后，它为n个棱镜分成n个子光束，图1中以n＝5为例子，5个子光束以10，11，12，13，14表示。子光束10经棱镜1的二个反射面13和14的反射到达光斑15的位置，其空间分布转动90°，而尺寸形状不变。同理，子光束11，12，13和14分别到达光斑16，17，18和19的位置。经过这一个整形，使宽度为5b，高度为a的光斑整形成宽度为5ab不变。其材料必须对激光工作波长具有很小的吸收系数。光入射面i1及出射面i2要有对激光波长的增透膜。
输入光采用3.2×4cmXeCl准分子激光。波长为308nm，棱镜用透紫外JCS1石英制成，每片尺寸为a＝4cm，nb＝3.2cm，取n＝8。棱镜二个表面i1，i2有308nm增透膜。经过光束整形输出光斑为32×0.4cm。由于光斑在长度方向为32cm，它可以满足一般笔记本电脑平板显示器(宽度为30cm左右)的激光退火加工。

Claims (3)

1、一种激光光束整形装置，其特征在于它由n块结构相同的棱镜构成，每块棱镜(i)具有相互垂直的入射面(i1)和出射面(i2)，两个反射面(i3)和(i4)，反射面(i3)与入射面(i1)的夹角为45°，反射面(i4)与出射面(i2)的夹角为45°，每块棱镜(i)的厚度b等于入射光斑宽度的1/n，棱镜(i)的宽度a等于入射光斑的高度，该n块棱镜(i)在X轴方向按棱镜宽度a依次排列，在Y轴方向按棱镜厚度b依次错位排列。
2、根据权利要求1所述的激光光束整形装置，其特征在于所述棱镜(i)的入射面(i1)和出射面(i2)镀有所用激光波长的增透膜，其反射面(i3)和(i4)镀有所用激光波长的高反射膜。
3、根据权利要求1或2所述的激光光束整形装置，其特征在于所述棱镜(i)是由透紫外的石英制成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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