一种激光分束器的制作方法

本发明涉及光学器件技术领域，特别涉及一种激光分束器。

背景技术：

激光分束器在激光加工、三维测量、光学对准、光通讯以及灯光照明显示等领域具有广泛应用。传统的激光分束器采用二元光学的方法，通过特殊的台阶型相位调制获得激光分束图案。然而，这种衍射型分束器的分束图案角度受台阶横向特征尺寸限制，大角度分束的加工难度大；其次，台阶深度的微小误差均会使分束器产生能量远高于其他级次的中央零级光斑，导致其分束点阵能量分布不均，使用受限。为了解决上述问题，一种新型的基于连续曲面的微透镜阵列分束器被提出，然而，为获得大角度衍射分束，对应微透镜的矢高较大，加工难度大。

技术实现要素：

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种可解决现有基于连续曲面的微透镜阵列分束器大矢高造成的难加工问题的激光分束器。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种激光分束器，所述激光分束器的表面由周期排布的菲涅尔环阵列组成。

在一些较佳的实施例中，所述菲涅尔周期阵列为对应的微透镜通过相位折叠获得。

在一些较佳的实施例中，所述菲涅尔环阵列的排布方式为矩形排列或菱形错位排列。

在一些较佳的实施例中，所述激光分束器在激光入射下在远场产生阵列排布的分束点阵图案。

在一些较佳的实施例中，所述分束点阵图案中，无能量远大于其他级次的中央零级光斑。

本发明采用上述技术方案的优点是：

本发明提供的激光分束器由阵列排布的菲涅尔环组成，利用菲涅尔折叠降低三维曲面微透镜的矢高，加工深度浅，易于制作。

此外，本发明提供的激光分束器，可获得与三维曲面微透镜阵列相同的衍射效果，即在远场产生大角度的均匀性好的分束图案，且分束角度不受特征尺寸限制，克服了传统二元衍射分束器的分束角度受特征尺寸限制的难题。

另外，本发明提供的激光分束器，中央零级能量对微弧面高度和波长均不敏感，克服了传统二元衍射分束器很难克服的中央零级亮斑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例1提供的激光分束器的结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的激光分束器的结构示意图；

图3为本发明实施例3提供的激光分束器的结构示意图；

图4为本发明实施例4提供的激光分束器的结构示意图；

图5为本发明实施例1和2提供的激光分束器在远场的激光分束点阵图；

图6为本发明实施例3和4提供的激光分束器在远场的激光分束点阵图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种激光分束器，所述激光分束器的表面由周期排布的菲涅尔环阵列组成。

可以理解，菲涅尔环阵列的周期由入射激光波长、分束角度，通过光栅方程确定。

在一些较佳的实施例中，所述菲涅尔周期阵列为对应的微透镜通过相位折叠获得。

在一些较佳的实施例中，菲涅尔环阵列的排布方式为矩形排列或菱形错位排列，错位角度由分束点阵错位角度确定。

在一些较佳的实施例中，每一周期单元中的菲涅尔环通过相位折叠获得。

可以理解，所述激光分束器件在激光入射下，将在远场产生阵列排布的分束点阵图案，所述的点阵分束图案中，无能量远大于其他级次的中央零级光斑。

可以理解，所述激光分束器件可获得与三维曲面微透镜阵列相同的衍射效果，即在远场产生大角度的均匀性好的分束图案，且分束角度不受特征尺寸限制，克服了传统二元衍射分束器的分束角度受特征尺寸限制的难题；且中央零级能量对微弧面高度和波长均不敏感，克服了传统二元衍射分束器很难克服的中央零级亮斑。

本发明提供的激光分束器由阵列排布的菲涅尔环组成，利用菲涅尔折叠降低三维曲面微透镜的矢高，加工深度浅，易于制作。

以下结合具体实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1：

请参阅图1，为本发明实施例1提供的激光分束器的结构示意图。

在本实施例中，激光分束器的内部结构为菲涅尔周期阵列，阵列周期为6微米；菲涅尔周期阵列的结构和阵列排布方式为图1所示的矩形排布；菲涅尔周期阵列为对应的微透镜通过2π相位折叠获得；在激光波长为830nm下，在100mm的距离下产生的远场分束点阵如图5所示，分束点阵的能量分布均匀，无亮度差异明显的中央零级，点阵满足矩形排列。

实施例2：

请参阅图2，为本发明实施例2提供的激光分束器的结构示意图。

在本实施例中，激光分束器的内部结构为菲涅尔环阵列，阵列周期为6微米；菲涅尔环阵列的结构和阵列排布方式为图2所示的矩形排布；菲涅尔环阵列为对应的微透镜通过4π相位折叠获得；在激光波长为830nm下，在100mm的距离下产生的远场分束点阵如图5所示，分束点阵的能量分布均匀，无亮度差异明显的中央零级，点阵满足矩形排列。

实施例3：

请参阅图3，为本发明实施例3提供的激光分束器的结构示意图。

在本实施例中，激光分束器的内部结构为菲涅尔环阵列，阵列周期为8微米；菲涅尔环阵列的结构和阵列排布方式为图3所示的菱形错位排布；菲涅尔环阵列为对应的微透镜通过2π相位折叠获得；在激光波长为940nm下，在300mm的距离下产生的远场分束点阵如图6所示，分束点阵的能量分布均匀，无亮度差异明显的中央零级，点阵满足错位排列。

实施例4：

请参阅图4，为本发明实施例4提供的激光分束器的结构示意图。

在本实施例中，激光分束器的内部结构为菲涅尔环阵列，阵列周期为8微米；菲涅尔环阵列的结构和阵列排布方式为图4所示的菱形错位排布；菲涅尔环阵列为对应的微透镜通过4π相位折叠获得；在激光波长为940nm下，在300mm的距离下产生的远场分束点阵如图6所示，分束点阵的能量分布均匀，无亮度差异明显的中央零级，点阵满足错位排列。

当然本发明的激光分束器还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

技术特征：

技术总结
本发明提供的激光分束器由阵列排布的菲涅尔环组成，利用菲涅尔折叠降低三维曲面微透镜的矢高，加工深度浅，易于制作。此外，本发明提供的激光分束器，可获得与三维曲面微透镜阵列相同的衍射效果，即在远场产生大角度的均匀性好的分束图案，且分束角度不受特征尺寸限制，克服了传统二元衍射分束器的分束角度受特征尺寸限制的难题。

技术研发人员：夏良平;王乡;杜春雷
受保护的技术使用者：珠海迈时光电科技有限公司
技术研发日：2019.01.11
技术公布日：2019.04.16