[发明专利]一种基于空间光调制器的激光光束整形装置及方法

权利要求书

1.一种基于空间光调制器的激光光束整形方法，采用基于空间光调制器的激光光束整形装置；

其特征在于：所述装置包括激光器(1)、扩束镜(2)、第一反射镜(3)、快门(4)、第二反射镜(5)、空间光调制器(6)、第一透镜(7)、光阑(8)、分束镜(9)、第三透镜(10)、第三反射镜(11)、第二透镜(12)、工作台(13)、CCD相机(14)和电脑(15)；所述第一透镜(7)和所述第二透镜(12)组成第一光学4f系统，所述第一透镜(7)和第三透镜(10)组成第二光学4f系统；所述激光器(1)产生的激光依次通过所述扩束镜(2)、第一反射镜(3)、快门(4)、第二反射镜(5)后入射到所述空间光调制器(6)上，出射光经过所述第一透镜(7)、光阑(8)后入射到所述分束镜(9)内；经所述分束镜(9)后激光分成两部分，一部分通过第一光学4f系统把空间光调制器(6)近场的像传递到工作台(13)上的待加工表面，另一部分通过第二光学4f系统将整形后的光束传递到CCD相机(14)中进行观察；所述电脑(15)分别与所述快门(4)、空间光调制器(6)、CCD相机(14)连接，用于控制所述快门(4)、空间光调制器(6)、CCD相机(14)工作；

所述方法包括以下步骤：

步骤1：利用空间光调制器(6)的控制软件生成模拟二元光栅，在模拟的二元光栅中加入需要整形的图案形成掩模图；

步骤2：将步骤1中得到的掩模图加载到空间光调制器(6)上；

步骤3：把激光器(1)发出的高斯光以小于10°的入射角入射到空间光调制器(6)上；

步骤4：将经过空间光调制器(6)后发生衍射的高阶光用光阑(8)去除；

步骤5：将发生反射的零阶光利用第一光学4f系统把空间光调制器(6)近场的像传递到工作台(13)上的待加工表面；

步骤6：使用分光镜把能量10％零阶光通过第二光学4f系统将整形后的光束传递到CCD相机(14)中进行观察。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述空间光调制器(6)灰度调制范围为0～255，能通过调节加载到空间光调制器(6)上掩模图的灰度值来控制出射光的振幅和相位。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述光阑(8)为孔径大小可调的光阑，调控范围为1～12mm。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于：所述分束镜(9)能量透射率为90％，反射率为10％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所述掩模图由两部分组成，中间区域为目标需求的形状，可以为任意形状，其余部分为二元光栅。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，步骤1中所述的二元光栅是利用两种不同的灰度等级产生π相位差，形成二元光栅。

7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于：步骤3中二元光栅的光栅周期为160μm。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5中所述第一光学4f系统中所述第一透镜(7)焦距f₁大于所述第二透镜(12)焦距f₂，零阶光在所述空间光调制器(6)近场形成的像经过所述第一光学4f系统后会在待加工表面形成缩小的像，缩小比例M＝f₁/f₂。