[发明专利]一种将激光光斑转化成均匀线列光斑的光学系统

说明书

本发明提供了一种将激光光斑转化成均匀线列光斑的光学系统，所述光学系统由依次排列的扩束透镜组、微柱面镜阵列棱镜及变倍系统构成；所述扩束透镜组用于将激光器发出的激光光斑进行放大；所述微柱面镜阵列棱镜用于将所述扩束镜组放大的激光光斑细化为子光源；所述变倍系统用于对所述微柱面镜阵列棱镜细化的子光源进行聚焦，以使光能量均匀线列光斑作用于工作面上，通过旋转微柱面棱镜与轴线的角度，线列光斑旋转的角度与之相同，通过改变变倍聚焦系统的焦距，可以使线列光斑的长度在一定范围内可变。本发明的有益效果在于：该光学系统将激光光斑转化为长度可变角度可调能量均匀的线列光斑，应用范围更广，并能够提升激光加工质量和加工效率。

技术领域

本发明涉及一种光学系统，尤其是指一种将激光光斑转化成均匀线列光斑的光学系统。

背景技术

激光加工相比起传统的加工方法，有许多显著的优点。使用激光对工件进行加工时，不需要跟工件接触，没有“刀具”磨损，加工速度快，对工件的热影响小，加工方式灵活，可加工多种材料，加工质量好。因此，激光加工技术被称为“未来制造业的共同加工手段”。

在激光加工某些细分领域，如表面大面积烧结，材料表面去膜，会使用一维光斑。为了提高加工质量和效率，希望一维光斑的能量分布均匀，同时为了满足不同物品的加工需求，并满足设备使用的兼容性，希望线列光斑的角度和长度在一定的范围内可调。普通的柱面镜产生能量分布不均匀的线列光斑，不但造成了加工质量的下降，在能量较弱的地方，需要增加加工的工作时间，降低了工作效率。特定光学衍射元件(DOE)，可以将激光高斯光束整形成能量非常均匀的线列光斑，但是DOE的价格昂贵，装调困难，对激光器光斑质量要求高等条件，都限制了DOE的大范围使用。除此之外，DOE的工作距离固定，无法灵活调节线列光斑的角度，更无法快速的改变线列光斑长度，降低了设备使用的灵活性、可操作性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种将激光光斑转化成均匀线列光斑的光学系统，应用范围广，用于提升激光加工质量和加工效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种将激光光斑转化成均匀线列光斑的光学系统，所述光学系统由依次排列的扩束透镜组、微柱面镜阵列棱镜及变倍系统构成；

所述扩束透镜组用于将激光器发出的激光光斑进行放大；

所述微柱面镜阵列棱镜用于将所述扩束镜组放大的激光光斑细化为子光源光斑；

所述变倍系统用于对所述微柱面镜阵列棱镜细化的子光源光斑进行聚焦，以使均匀线列光斑作用于工作面上。

进一步的，所述扩束透镜组由依次排列的第一正透镜及第二正透镜构成；所述扩束透镜组用于将所述激光器发出的激光光斑放大5倍。

进一步的，所述第一正透镜的入光面的曲面半径为7.53mm，出光面的曲面半径无穷大，厚度为1.57mm，入光面的外径为5.08mm，出光面的外径为5.08mm。

进一步的，所述第二正透镜的入光面的曲面半径为无穷大，出光面的曲面半径为-33.465mm，厚度为3.53mm，入光面的外径为12mm，出光面的外径为12mm。

进一步的，所述变倍系统由依次排列的负透镜及正透镜构成；所述负透镜与正透镜之间的间距在1-30mm之间可调。

进一步的，所述负透镜的入光面的半径无穷大，出光面的半径-29.05mm，厚度为3mm，入光面的外径为20mm，出光面的外径为20mm，圆锥系数为-2。

进一步的，所述正透镜的入光面的半径无穷大，出光面的半径41.39mm，厚度为3mm，入光面的外径为20mm，出光面的外径为20mm，圆锥系数为0。

进一步的，所述微柱面镜阵列棱镜可沿着所述光学系统的光轴进行旋转，以使经过其的线列光斑随之旋转。