CN1658054A - 激光匀光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光匀光器，它是一种将原始激光光束进行重新分布以达到尽可能均匀的激光器件。它包括一块片状光学镜片，特征在于镜片两个面的表面外形都为由多个互成相同极小角度的狭长条形平面组成的条带阵列，该条带阵列在镜片表面为拱形凸起；镜片两面的条带阵列取向正交，并且其取向都垂直于镜片主光轴。原始激光进入匀光器，相当于进入一个小透镜阵列，通过将原始光束进行重新分割组合而达到均匀的目的。采用这种结构的匀光器，不仅可以使激光光束均匀性达到使用要求，并且结构简单、能量损耗小、加工成本低。

Description

激光匀光器

技术领域

本发明涉及一种激光器件。更具体说，它是一种将原始的准分子激光光束进行重新分布以达到尽可能均匀的激光器件。该器件可用于准分子激光眼科治疗机中。

背景技术

由于准分子激光器出射的原始激光能量分布不均匀，从而使得在激光加工的工作面上的准分子激光辐射不均匀，这样会影响加工的效果。尤其是近年来准分子激光被运用于治疗眼睛屈光不正的机器上，这种机器对激光光束的均匀性要求很高，为了达到实际应用的要求，就必须对原始激光进行重新分布以达到尽可能均匀。通常的解决办法是，将激光光束通过一个由大量小凸透镜组成的凸透镜阵列，这种装置可以将激光光束进行重新分割后叠加，起到匀光作用。例如德国视明公司在他们的产品“Esiris爱丽丝智能高速扫描准分子激光系统”中使用了一种匀光器装置，这种匀光器装置由两块镜片组成，一块是普通凸透镜；另一块是经特殊加工的光学镜片——弥散片，该镜片的一个平面上被加工出上百个微小凸起，起到相当于大量凸透镜阵列的作用，可以将激光光束进行重新分割后叠加，使激光光束的均匀性达到使用要求。但是，这种匀光器装置中的弥散片结构复杂，加工非常困难，成本很高，激光能量损耗较大。

发明内容

本发明的目的是：提供一种结构简单、加工容易、激光能量损耗少的激光匀光器，该匀光器可以使激光束的均匀性达到实际应用的要求。

本发明的技术方案是：一种激光匀光器，所述匀光器为一个片状光学镜片，镜片其中一个面的表面为一系列互成相同角度的狭长条形平面组成的条带阵列；该条带阵列在镜片表面为拱形凸起；镜片的与此相对的另一个面也为相同的狭长条形平面组成的条带阵列；镜片两面的条带阵列取向正交，并且其取向都垂直于镜片主光轴。

本发明进一步的技术方案是：一种激光匀光器，所述匀光器为一个片状光学镜片，镜片其中一个面的表面为一系列互成相同角度的狭长条形平面组成的条带阵列；该条带阵列在镜片表面为拱形凸起；镜片的与此相对的另一个面也为相同的狭长条形平面组成的条带阵列；镜片两面的条带阵列取向正交，并且其取向都垂直于镜片主光轴；所述镜片两面的条带阵列在垂直镜片主光轴方向的平面上的投影为正方形网格。

本发明更详细的技术方案是：一种激光匀光器，所述匀光器为一个片状光学镜片，镜片其中一个面的表面为一系列互成相同角度的狭长条形平面组成的条带阵列；该条带阵列在镜片表面为拱形凸起；镜片的与此相对的另一个面也为相同的狭长条形平面组成的条带阵列；镜片两面的条带阵列取向正交，并且其取向都垂直于镜片主光轴；所述镜片两面的条带阵列在垂直镜片主光轴方向的平面上的投影为正方形网格；所述狭长条形平面之间互成的角度的计算式为： $\mathrm{\Φ}=\mathrm{arctg}\frac{H}{L},$ 上式：Φ表示狭长条形平面之间互成的角度，H表示狭长条形平面宽的平均值，L表示匀光器镜片迎光面的中心点到光线通过匀光器后聚焦的焦平面的距离。

本发明的优点是：

1.本发明的结构简单，加工方便，不需要特殊加工工具和方法，在普通的凸透镜或平面镜上，都可以通过磨削加工出由多个狭长条形平面组成的条带阵列。因而成本很低。

2.本发明仅为一块镜片，激光能量损失少。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A向正投影图；

图3为图1的B向正投影图；

图4为本发明在使用时的光路示意图。

其中：1狭长条形平面

具体实施方式

实施例：如图1所示，一种激光匀光器，可采用普通平面镜或凸面镜经磨削加工而成，为薄片状；镜片两个面的表面外形相同，都为7个互成相同角度的狭长条形平面组成的条带阵列，条带阵列类似一个正多棱柱部分外侧面的形状，在镜片表面形成拱形凸起；镜片的与此相对的另一个面也为相同的条带阵列。

如图2所示，镜片两个条带阵列取向正交，在垂直镜片主光轴方向的平面上的投影呈一个7×7正方形网格状阵列，其每一个网格单元可代表一个六面体小透镜，正方形网格的边长为1.5mm。

如图3所示，镜片表面的狭长条形平面之间互成的角度非常小，可用计算式 $\mathrm{\Φ}=\mathrm{arctg}\frac{H}{L}$ 计算，式中：Φ表示狭长条形平面之间互成的角度，H表示狭长条形平面宽的平均值，L表示匀光器镜片迎光面的中心点到光线通过匀光器后聚焦的焦平面的距离，L大大的大于H。在本例中H约为1.5mm，Φ约等于 $\mathrm{arctg}\frac{1.5}{L}.$ 根据实际工作需要的L值，就可以计算出具体的Φ，如取L为150mm，则Φ约为0.6度。

如图4所示匀光的工作原理，原始准分子激光进入匀光器，相当于进入7×7的小透镜阵列，分别被匀光器在水平和垂直方向的条形平面折射、分割成49束子光束，最后子光束在距离L的焦平面上会聚，依据场强分布互补积分原理，可以将不能满足加工条件的不均匀部分的原始激光光束，变换为达到加工条件的均匀的激光光束。

当然，本发明不局限于上述的实施例，这里所述的匀光器镜片的结构，是特别描述其起到匀光效果的工作区域的结构，实际加工中根据不同镜片毛胚和不同的加工方式，可能会有不同的镜片边缘部分，显然这也是落在本发明的保护范围之内。同时，本发明不局限于两面都有条带阵列的情况，对于仅有单面有条带阵列的镜片，或由两块及两块以上单面具有条带阵列的镜片进行组合，因其设计原理及效果和本发明一致，显然也是落在本发明的保护范围之内。同时，两面的条带阵列在垂直镜片主光轴方向的平面上的投影成正方形网格状将达到很好的匀光效果，如果因为加工精度或设计等原因使得投影为长方形或菱形，则匀光效果变差，所以这样的变换显然也是落在本发明的保护范围之内。

此外，本发明不仅适用于准分子激光的匀光，对于其他的对光束均匀性进行均匀分布调整的装置，只要其采用了上述的表面呈直多棱柱侧面状条带阵列的镜片来进行匀光调整，也属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种激光匀光器，其特征在于：所述匀光器为一个片状光学镜片，镜片其中一个面的表面为一系列互成相同角度的狭长条形平面组成的条带阵列；该条带阵列在镜片表面为拱形凸起；镜片的与此相对的另一个面也为相同的狭长条形平面组成的条带阵列；镜片两面的条带阵列取向正交，并且其取向都垂直于镜片主光轴。

2.根据权利要求1所述的激光匀光器，其特征在于：所述镜片两面的条带阵列在垂直镜片主光轴方向的平面上的投影为正方形网格。

3.根据权利要求1或2所述的激光匀光器，其特征在于：所述狭长条形平面之间互成的角度的计算式为：

$\mathrm{\Φ}=\mathrm{arctg}\frac{H}{L}$

上式：Φ表示狭长条形平面之间互成的角度，H表示狭长条形平面宽的平均值，L表示匀光器镜片迎光面的中心点到光线通过匀光器后聚焦的焦平面的距离。

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