[发明专利]一种光学模组及激光切割装置

说明书

本发明公开了一种光学模组，有效解决现有轴锥棱镜中心漏光影响材料的加工效果的问题。本发明中的光学模组，包括:共轴排列的轴锥棱镜(A)、扩束镜(L2)、第一透镜(L1)、聚光镜(L3)和反射镜(M)；所述轴锥棱镜(A)置于光路的起始端，其锥形部背离激光器设置，用于产生环形光斑；所述第一透镜(L1)，置于所述轴锥棱镜(A)后端，用于对环形光斑进行环聚焦；所述扩束镜(L2)置于所述第一透镜(L1)前端；所述聚光镜(L3)置于所述光路的末端；所述反射镜(M)设置于所述轴锥棱镜(A)的后端，所述聚光镜(L3)的前端，且所述反射镜(M)的反射面与所述光轴呈大于0°的倾角。

技术领域

本发明涉及工程光学技术领域，尤其涉及一种光学模组及激光切割装置。

背景技术

激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的(如0.1mm左右)切缝，完成对材料的切割。

相比较高斯光束，聚焦光束直径小、焦深长特性的贝塞尔光束非常适合高硬度脆性材料的无锥度切割、高径深比钻孔，激光微加工光路设计中。贝塞尔光束横向光强分布表现为一个中心光斑和一系列同心圆环，在物理上可以实现的贝塞尔光束，其无衍射传播范围是有限的，在其无衍射范围内，贝塞尔光束保持横向光强分布，即使在遇到不透明障碍物后也可以恢复到原来的横向光强分布。与高斯光束相比，贝塞尔光束几乎没有球差效应，光束直径小，能量高，光束强度集中在光束传播方向的一个狭长的范围内，在这里只能出现显着的非线性效应(包括非线性光束扭曲和非线性吸收)，本质上使得其与脆性材料的相互作用更为可控。

现有技术利用轴锥棱镜将高斯圆形光斑转变为贝塞尔环形光斑，高斯光束的中心光强最强，而轴锥棱镜顶角不可能绝对尖锐，入射的高斯光束绝大部分通过轴锥棱角锥形镜面转换为环形光束，但中心也会有少量光束从轴锥棱镜顶角处穿过，仍是保持原来的高斯光斑特性，如此形成的光斑是一个中心圆点加一个圆环，而不是一个单纯的贝塞尔环形光斑，因此，在应用透明材料微细加工中，轴锥棱镜中心漏光会影响材料的加工效果。

发明内容

本发明提供了一种光学模组，用于有效解决现有轴锥棱镜中心漏光影响材料的加工效果的问题。

本发明提供的光学模组，包括:

共轴排列的轴锥棱镜A、扩束镜L2、第一透镜L1、聚光镜L3和反射镜M；

轴锥棱镜A置于光路的起始端，其锥形部背离激光器设置，用于产生环形光斑；

第一透镜L1，置于轴锥棱镜A后端，用于对环形光斑进行环聚焦；

扩束镜L2置于第一透镜L1前端；

聚光镜L3置于光路的末端；

反射镜M设置于轴锥棱镜A的后端，聚光镜L3的前端，且反射镜M的反射面与光轴呈大于0°的倾角。

可选的，

光学模组还包括四分之一波片Q，四分之一波片Q置于轴锥棱镜A的后端，聚光镜L3的前端。

可选的，

反射镜M置于第一透镜L1的前端。

可选的，

轴锥棱镜A的顶角为170°。

可选的，

第一透镜L1为焦距在-90mm的平凹透镜。

可选的，

扩束镜L2为2倍扩束镜。

可选的，

扩束镜L2包括第二透镜L2-1和第三透镜L2-2；