[发明专利]一种紧凑型光纤阵列匀化发射装置

说明书

本发明公开了一种紧凑型光纤阵列匀化发射装置，由光纤约束端(1)，发射模块(2)及控制器(3)组成，其中，发射模块包括激光光纤(202)和光纤微调机构(201)。该装置可通过光纤微调机构(201)控制激光光纤(202)发射角的方式精确控制光束辐照区域，通过控制器(3)可实现多束激光光纤(202)的同时发射或者扫描式发射，实现辐照区域的全光束覆盖或者轮询式光束覆盖，从而平衡辐照区域的扫描速度和发射装置的功耗。

技术领域

本发明涉及匀化发射装置，特别涉及一种紧凑型光纤阵列匀化发射装置。

背景技术

随着激光设备的广泛应用，非均布能量的激光器会影响实际应用效果，例如在光刻、焊接中未匀化的激光会在使光斑不同位置点的加工效果不同，因此光束、光斑的匀化技术有着越来越多的需求。目前匀化技术主要由复眼透镜阵列和非球面透镜两种方式实现，这两种方式的实现效果依赖与镜面加工，在光斑能量强面积大的情况下，工程应用成本会呈指数级上升。

发明内容

本发明的技术解决问题是：利用光纤阵列的方式实现了光束、光斑的匀化，该方法通过可通过模块设计的方式实现光强匀化，结构紧凑、实现成本低而且可扩展性强。

本发明采用的技术方案为：一种紧凑型光纤阵列匀化发射装置，由光纤约束端1、发射模块2和控制器3组成，其中发射模块2呈二维阵列式排布，光纤约束端1用于实现对发射模块2发射角的粗定位，发射模块2由光纤微调机构201和激光光纤202组成，发射模块2可精确调整激光的发射角，控制器3按照特定逻辑对阵列发射模块2的激光光纤202出光与否进行控制，该装置的工作原理是：可通过控制光纤激光器光束方向的方式精确控制光束辐照区域，通过控制多束激光光纤202的出光顺序可实现指定区域强度的匀化区域，其中，光纤微调机构201的调整方法如下：在发射模块2阵列光束聚焦位置放置强度探测器，选择CCD或者单光强探测器，或者四象限探测器，通过依次调节光纤微调机构201，确保所有激光光纤202在探测器位置强度分布的一致性，从而达到激光光纤发射方向的一致性和辐照的均匀性。

进一步地，光纤约束端1通过模块组合的方式完成光纤二维阵列排布，可通过模块拓展的方式增加匀化区域面积或者光强强度，光纤约束端1对入射角精度要求优于1°。

进一步地，发射模块2通过光纤微调机构201精确调整发射角，光纤微调机构201由正交串联的柔性铰链组成，配合高精度顶丝，调整精度优于10微弧度。

进一步地，控制器3驱动发射模块2激光器模式可以是：所有驱动器同步驱动，或者依次轮流驱动，或者每次指定其中N个，N为大于零小于所有驱动器个数的正整数，或者随机指定N个进行驱动。

本发明的原理是：

紧凑型光纤阵列匀化发射装置，由光纤约束端，光纤微调机构和激光光纤组成，其中，激光光纤和光纤微调机构组成发射模块。该装置的工作原理是：单束光纤的光强分布呈高斯分布，该装置可通过光纤微调机构控制光纤发射角的方式精确控制光束辐照区域，通过控制多束光纤的光束分布可实现一定区域特定强度的匀化区域。

所述的紧凑型光纤阵列匀化发射装置，其特征在于：所述的发射模块通过两片正交光栅或者两片正交楔镜组成。

a、光纤约束端和光纤微调机构配合可精确控制单个激光光纤的发射角度，通过控制发射角的方式控制单个激光的辐照区域，一个激光光纤配合光纤微调机构为一个发射模块；

b、单个光纤激光的辐照区域呈高斯分布，通过精确控制叠加多个高速分布的辐照区域可得到一定区域内特定光强的方式，通过阵列式排布和拓展发射模块可得到大面积高强度的匀化区域；

c、发射模块的工作模式可以是：所有驱动器同步驱动，或者依次轮流驱动，或者每次指定其中N个(N为大于零小于所有驱动器个数的正整数)，或者随机指定N个进行驱动。

本发明与现有技术相比有如下优点：