本發(fā)明提出一種新的利用平頂光衍射光學元件將高斯光整形為高長寬比的極細線型光斑的光路結構。

背景技術：

在激光加工產(chǎn)業(yè)尤其是激光切割行業(yè)，對光束質量提出了越來越高的要求，一方面，精細加工要求光斑越來越小，一方面對光束能量均勻性要求越來越高，同時對多樣的光斑形態(tài)提出了要求。其中，線性光斑在諸如玻璃整體切割等領域得到了越來越多的應用。在激光三維傳感系統(tǒng)中，線結構照明，又被稱為“光刀”，用于測量物體表面各點的深度。

產(chǎn)生線光斑的方法很多，比較典型的有柱面鏡和球面鏡組合的方法，其他的方法包括衍射法和轉鏡掃描法等。商用的光刀投影器，在約100mm距離得到最小線寬大約0.1mm的線光，隨著投影距離增加，光斑最小線寬隨之增大。

衍射法具有結構簡單輕便、光能利用率高、設計自由度高、光束能量均勻的優(yōu)點。本發(fā)明利用衍射光學方法設計一種能產(chǎn)生能量分布均勻的光斑的平頂光元件，結合球透鏡和柱透鏡這些傳統(tǒng)光學元件，得到一種長寬比1000以上，線寬15μm以下的極細線型均勻光斑。

技術實現(xiàn)要素：

一種新的利用平頂光衍射光學元件將高斯光整形為高長寬比的極細線型光斑的光路。其光路結構沿激光傳播方向依次包括平頂光元件、球透鏡、柱透鏡。

第一步，根據(jù)激光源參數(shù)，目標線光斑參數(shù)，得到相應規(guī)格的平頂光元件、球透鏡、柱透鏡，并得到最佳工作距離。

第二步：將激光光束擴束準直，滿足平頂光元件對入射光的要求.

第三步：按照設計方案搭建光路，光路中沿激光出射方向依次有平頂光元件、球透鏡、柱透鏡。

第四步：在聚焦元件焦距F處，觀察光斑分布，調試像面的距離直至得到需要的光斑。

附圖說明

下面分別說明：

圖1是本專利保護的的實施方案的光路圖，通過調節(jié)工作距離L，像面上的線型光斑的寬度隨之改變。

圖2是使用本專利保護的實施方案實現(xiàn)的一個長10mm，寬15μm線型均勻光斑的能量分布實測平面圖。

圖3是使用本專利保護的實施方案實現(xiàn)的一個長10mm，寬15μm線型均勻光斑的能量分布實測三維圖。

具體實施方式

平頂光元件配合其他傳統(tǒng)光學元件，包括球透鏡、柱透鏡、擴束準直鏡以實現(xiàn)極細線型均勻光斑。

具體實施包括：

1、根據(jù)入射光參數(shù)(包括波長、束腰直徑、發(fā)散角)以及最終需要得到的線型光斑的參數(shù)(光斑尺寸、長寬比、工作距離等)選擇合適的平頂光元件、球透鏡和柱透鏡，并以及它們之間的距離。

2、按照設計方案調試光路，在適當工作距離處得到所需要的光斑。

實例和效果

實例1實現(xiàn)長10mm，寬15μm的線型均勻光斑。

有一激光入射光源，波長為λ，束腰直徑為D，要實現(xiàn)長L0、寬W的線型均勻光斑。

第一步為了得到最佳的效果，考慮一個平頂整形元件和焦距為F的球透鏡和焦距為f的柱透鏡。

第二步：將激光光束擴束準直，滿足平頂光元件對入射光的要求.

第三步：按照設計方案搭建光路，光路中沿激光出射方向依次有平頂光元件、球透鏡、柱透鏡.

第四步：在聚焦元件焦距F處，觀察光斑分布，調試像面的距離直至得到需要的光斑。

實際得到的光斑如圖2、圖3。