一种激光外光路传输系统及加工设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光学技术领域，尤其涉及一种激光外光路传输系统及加工设备。
【背景技术】
[0002] 随着激光加工技术的不断发展，激光加工逐步进入许多新的领域，随着新技术的 引入以及加工产品范围的扩大，激光应用技术变得越来越多样化。然而现有激光加工质量 低。
【发明内容】
[0003] 本发明实施例的目的在于提供一种激光外光路传输系统，旨在解决现有激光加工 质量低的问题。
[0004] 本发明实施例是这样实现的，一种激光外光路传输系统，包括将高斯激光束调整 成平顶激光束的高斯平顶转换装置，对所述平顶激光束进行扩束的扩束装置，将扩束后的 平顶激光束分成多束子激光的分光装置以及将各子激光的偏振态转换成圆偏振的偏振转 换装置。
[0005] 本发明实施例的另一目的在于提供一种加工设备，所述加工设备采用上述激光外 光路传输系统。
[0006] 本发明实施例先将高斯激光束调整成平顶激光束，然后对所述平顶激光束扩束处 理，接着将扩束后的平顶激光束分成多束子激光，最后将各子激光的偏振态转换成圆偏振。 圆偏振光在任何光束方向上都是由等量的s偏振和P偏振组成的，因此在所有轴向都存在 相同成份的偏振，无论打孔、刻槽、切割方向如何，都将以均一的方式去除材料，极大地提升 了激光加工质量。因而，本激光外光路传输系统可广泛用于各种加工设备，如激光打孔、刻 槽等精密激光加工设备上，尤其适合激光加工陶瓷设备上。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明实施例提供的激光外光路传输系统的光路图(未打开光闸）；
[0008] 图2是本发明实施例提供的激光外光路传输系统的光路图(打开光闸）；
[0009] 图3是本发明实施例提供的激光外光路传输系统的结构示意图；
[0010] 图4是本发明实施例提供的高斯平顶转换装置的放大图。
【具体实施方式】
[0011] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0012] 本发明实施例先将高斯激光束调整成平顶激光束，然后对所述平顶激光束扩束处 理，接着将扩束后的平顶激光束分成多束子激光，最后将各子激光的偏振态转换成圆偏振。 圆偏振光在任何光束方向上都是由等量的s偏振和P偏振组成的，因此在所有轴向都存在 相同成份的偏振，无论打孔、刻槽、切割方向如何，都将以均一的方式去除材料，极大地提升 了激光加工质量。
[0013] 以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述。
[0014] 如图1~3所示，本发明实施例提供的激光外光路传输系统包括将高斯激光束调 整成平顶激光束的高斯平顶转换装置3,对所述平顶激光束进行扩束的扩束装置6,将扩束 后的平顶激光束分成多束子激光的分光装置以及将各子激光的偏振态转换成圆偏振的偏 振转换装置601、602、603、604。在此先将高斯激光束调整成平顶激光束，然后对所述平顶激 光束扩束处理，接着将扩束后的平顶激光束分成多束子激光，最后将各子激光的偏振态转 换成圆偏振。圆偏振光在任何光束方向上都是由等量的s偏振和p偏振组成的，因此在所有 轴向都存在相同成份的偏振，无论打孔、刻槽、切割方向如何，都将以均一的方式去除材料， 极大地提升了激光加工质量。
[0015] 对光束空间整形的方法有很多种，利用非球面透镜组、全息滤波器、二元相位、振 幅调制光栅、相位型光束整形、衍射光学元件、微透镜阵列整形、双折射透镜组、液晶空间光 调制器、长焦深整形元件(圆锥镜光束变换)均可将高斯光束整形为平顶光束。但比较而言， 非球面透镜组的方法结构简单、实现相对容易。前述高斯平顶转换装置3包括沿高斯激光 束传输方向依序设置的平凹透镜2和平凸透镜4 ;对于所述平凹透镜2,其激光入射面为平 面，出射面为凹非球面；对于所述平凸透镜4,其激光入射面为凸非球面，出射面为平面，如 图4所示。在该透镜组结构中，两个非球面镜的截面曲线以及结构设计相关参数，必须通过 理论计算求解，得到泰勒级数表达式拟合ZEMX对非球面输入参数要求的最优非球面镜系 统结构，并在光学设计软件中检验高斯光束整形后的结果。而对于透镜组输入输出光束的 光强分布做以下简单介绍：可以假设一个波长λ，输入光线与输出光线关于光轴对称，光 轴沿ζ方向，在输入光束的垂直截面上r处的光强分布假设为f(r)，输出R处的光强分布为 g(r) 〇
[0016] 输入高斯光束的光强分布为：
[0017]
【主权项】
1. 一种激光外光路传输系统，其特征在于，所述系统包括将高斯激光束调整成平顶激 光束的高斯平顶转换装置，对所述平顶激光束进行扩束的扩束装置，将扩束后的平顶激光 束分成多束子激光的分光装置以及将各子激光的偏振态转换成圆偏振的偏振转换装置。
2. 如权利要求1所述的激光外光路传输系统，其特征在于，所述高斯平顶转换装置包 括沿高斯激光束传输方向依序设置的平凹透镜和平凸透镜；对于所述平凹透镜，其激光入 射面为平面，出射面为凹非球面；对于所述平凸透镜，其激光入射面为凸非球面，出射面为 平面。
3. 如权利要求1所述的激光外光路传输系统，其特征在于，所述扩束装置包括沿平顶 激光束传输方向依序设置的凹透镜和凸透镜。
4. 如权利要求1~3中任一项所述的激光外光路传输系统，其特征在于，所述分光装置 包括将扩束后的平顶激光束分成两束子激光的分光镜及用以调整各子激光的传输方向的 反射镜。
5. 如权利要求4所述的激光外光路传输系统，其特征在于，所述分光装置具有3个将平 顶激光束一分二、二分四束子激光的分光镜，各子激光的能量相当。
6. 如权利要求1~3中任一项所述的激光外光路传输系统，其特征在于，所述偏振转换 装置包括将子激光的偏振态转换成圆偏振的反射式相位延迟圆偏振镜和用以调整圆偏振 子激光的传输方向的零相位延迟反射镜。
7. 如权利要求6所述的激光外光路传输系统，其特征在于，所述反射式相位延迟圆偏 振镜由双折射平板晶片的一面镀高反射膜，另一面镀增透膜形成。
8. -种加工设备，其特征在于，所述加工设备采用如权利要求1~7中任一项所述的激 光外光路传输系统。
【专利摘要】本发明适用于光学技术领域，提供了一种激光外光路传输系统及加工设备，所述激光外光路传输系统包括将高斯激光束调整成平顶激光束的高斯平顶转换装置，对所述平顶激光束进行扩束的扩束装置，将扩束后的平顶激光束分成多束子激光的分光装置以及将各子激光的偏振态转换成圆偏振的偏振转换装置。本发明先将高斯激光束调整成平顶激光束，然后对所述平顶激光束扩束处理，接着将扩束后的平顶激光束分成多束子激光，最后将各子激光的偏振态转换成圆偏振。圆偏振光在任何光束方向上都是由等量的s偏振和p偏振组成的，因此在所有轴向都存在相同成份的偏振，无论打孔、刻槽、切割方向如何，都将以均一的方式去除材料，极大地提升了激光加工质量。
【IPC分类】B23K26-02
【公开号】CN104785921
【申请号】CN201410020385
【发明人】褚志鹏, 肖磊, 叶超平, 宋世宇, 杨锦彬, 高云峰
【申请人】大族激光科技产业集团股份有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2014年1月16日