CN201307197Y - 一种增强激光束均匀化的均束器 - Google Patents

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周金运
林清华
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Abstract

本实用新型是一种增强激光束均匀化的均束器。包括有微透镜阵列器(1)及聚焦透镜(3)，其中透镜阵列器(1)与聚焦透镜(3)之间设置有能发生Raman－Nath声光衍射的声光器件(2)。本实用新型利用微透镜阵列器先分割光束，再由声光衍射器件产生Raman－Nath衍射，由于Raman－Nath衍射属多级衍射，发生衍射的每个位点都产生一组离散型衍射光，而每个位点衍射光的远场叠加是由每个组不同级衍射光组成的非相干叠加，故各处的强度近似相等，从而可以达到均匀化的要求。另外，本实用新型由于更细的光束一部分由声光栅衍射来提供，故不一定需要高密度的微透镜阵列器，只使用普通微透镜阵列器即可，同时，本实用新型只使用一个微透镜阵列器，不仅节省了微透镜阵列器，又避免了由两个微透镜阵列器垂直光轴方向对称放置所产生的光学对准问题。

Description

一种增强激光束均匀化的均束器
技术领域
本实用新型是一种用于激光微细加工及其应用领域中使激光照明均匀化的均束器，特别是一种声光衍射增强激光束均匀化的均束器，属于增强激光束均匀化的均束器的创新技术。
背景技术
现有用于增强激光束均匀化的均束器的均束方法有棱镜法、反射镜折叠光束法、万花筒法、微透镜阵列法和衍射相位光栅法等。棱镜法是将激光束通过四面棱镜，被分成四束，四束光束在X-Y面上叠加后，光束分布均匀性得到改善。棱镜法有一定的均束效果和较高的激光传输率，但均匀效果仅在输入光束严格对称时才有效，且获得的均匀光束截面的位置极严格地对应于光楔的角度；反射镜折叠光束法是将激光束经透镜聚焦到平面镜，平面镜反射的光再经同样的方法几次聚焦反射后，多次的光束叠加而使初始的光束能量分布被均匀化。该法也有一定的均束效果和较高的激光传输率，但这种均束方法繁琐、装配和调试极为困难；万花筒法是将激光束以最大入射角进入波导管，在波导管内产生反射而到达输出面的不同点。该法制作、装调简易，但均束较难控制、系统传输损耗较大；微透镜阵列法是将激光束经蝇眼透镜阵列或柱体状透镜阵列，由各个微透镜分裂成若干细光束，然后细光束通过各个阵列单元再在成像透镜的焦平面上叠加，就成为空间均匀分布的光束。该法基于数学积分原理，能将各子光束会聚在焦平面上的光强积分，均束的能力很强。但由于每一个微透镜的边缘要发生Fresnel衍射，且各个微透镜之间光的叠加干涉，使部分相干激光的目标强度出现激烈的振荡；衍射相位光栅法是将激光束通过特殊制作的透射光栅，这种光栅是在熔融的硅片上由电子束光刻和反应离子蚀刻的方法制成的按一定相位规律分布的刻线，它能使光尽可能地发生衍射，来产生等强度的衍射级，这些衍射级重叠在正透镜的焦平面上而成为均匀光。此法由于采取不同衍射级的重叠，可以避免了因干涉而引起的强度起伏，但光栅制作技术复杂、成本较高，且等强度的衍射级很难保证，结果也总是有一定的强度起伏。
多光束的叠加是激光均束的基本思想。微透镜阵列器由于分割细光束的能力较强而成为当前的主流均束器件，但它在使用过程中具有一定相干叠加所致的能量起伏，难于达到均匀化的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种不仅能使激光束达到均匀化的要求，而且结构简单，成本低的增强激光束均匀化的均束器。本实用新型设计巧妙，方便实用。
本实用新型的技术方案是：包括有微透镜阵列器及聚焦透镜，其中透镜阵列器与聚焦透镜之间设置有能发生Raman-Nath声光衍射的声光器件。
上述声光器件由换能器有源控制产生声光栅。
上述透镜阵列器只设置一个。
上述透镜阵列器为普通微透镜阵列器。
本实用新型由于采用在透镜阵列器与聚焦透镜之间设置有能发生Raman-Nath声光衍射的声光器件的结构，本实用新型利用微透镜阵列器先分割光束，再由声光衍射器件产生Raman-Nath衍射，由于Raman-Nath衍射属多级衍射，发生衍射的每个位点都产生一组离散型衍射光，而每个位点衍射光的远场叠加是由每个组不同级衍射光组成的非相干叠加，故各处的强度近似相等，从而可以达到均匀化的要求。另外，本实用新型由于更细的光束一部分由声光栅衍射来提供，故不一定需要高密度的微透镜阵列器，只使用普通微透镜阵列器即可，同时，本实用新型只使用一个微透镜阵列器，不仅节省了微透镜阵列器，又避免了当前广泛使用过程中由两个微透镜阵列器垂直光轴方向对称放置所产生的光学对准问题。本实用新型通过调控声光介质的声光作用宽度和声频率等参量能主动均束，是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的声光衍射增强激光束均匀化的均束器。
附图说明
图1为本实用新型均束器的结构示意图；
具体实施方式
实施例：
本实用新型的结构示意图如图1所示，包括有微透镜阵列器1及聚焦透镜3，其中透镜阵列器1与聚焦透镜3之间设置有能发生Raman-Nath声光衍射的声光器件2。
本实施例中，上述声光器件2由换能器4有源控制产生声光栅。上述透镜阵列器1只设置一个。
另外，为节省制作成本，上述透镜阵列器1采用普通微透镜阵列器即可。
本实用新型工作时，激光扩束后的宽光束5先由微透镜阵列器1分割激光束，再由声光器件2的声光晶体产生Raman-Nath多级衍射，发生衍射的每个位点都产生一组离散型衍射光，而每个位点衍射光的远场叠加是由每个组不同级衍射光组成的非相干叠加，故各处的强度近似相等。另外，声光器件2由换能器4有源控制产生声光栅，均匀化的光束由一定焦距的聚焦透镜3会聚叠加在焦平面6上。

Claims (4)

1、一种增强激光束均匀化的均束器，包括有微透镜阵列器(1)及聚焦透镜(3)，其特征在于透镜阵列器(1)与聚焦透镜(3)之间设置有能发生Raman-Nath声光衍射的声光器件(2)。
2、根据权利要求1所述的增强激光束均匀化的均束器，其特征在于上述声光器件(2)由换能器(4)有源控制产生声光栅。
3、根据权利要求1或2所述的增强激光束均匀化的均束器，其特征在于上述透镜阵列器(1)只设置一个。
4、根据权利要求3所述的增强激光束均匀化的均束器，其特征在于上述透镜阵列器(1)为普通微透镜阵列器。
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