[实用新型]带状光束产生装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及应用光学领域，具体涉及一种带状光束产生装置。

背景技术

光学元件的缺陷是引起光学元件激光损伤的主要因素之一。如何有效检测光学元件的内部缺陷，也是光学加工产业中必须解决的基础问题。光学元件的内部缺陷，目前还没有成熟的检测方法和成型的检测设备。一些研究人员对光学元件内部缺陷的检测进行了初步的研究，主要采用激光扫描的方法测量光学元件的内部缺陷，所采用的照明光束是带状准直均匀光束，即照明光斑呈长方形形状，一个边长远大于另一个边长。最容易想到的方法是制作一个对应的狭缝，照明光束扩束以后经过狭缝后得到带状光束，但是该方法的能量利用率太低。为了提高能量利用率，有学者曾采用光栅衍射的方法得到带状光束，但是光栅衍射后的光束通常是发散或者会聚的，用来扫描测量光学元件内部缺陷时，会对检测精度产生不利影响。光学元件内部缺陷检测所需的带状光束，要求其波前近似准直、能量分布均匀，而且有较高的能量利用率，现有产生带状光束的方法及装置不能有效地满足光学元件内部缺陷检测的要求。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种带状光束产生装置，该装置可产生能量分布均匀、波前准直、能量利用率高的带状光束，可满足光学元件内部缺陷检测的要求。

本实用新型专利所采用的技术方案是：带状光束产生装置包括激光器、第一柱面镜、第二柱面镜和准直透镜；其中第一柱面镜和第二柱面镜的母线互相垂直，且共轭距相等。该装置可以将激光器发出的近似圆形的光斑整形成波前准直、能量分布均匀的带状光束。所述带状光束产生装置结构简单，能量利用率高，可应用到光学元件内部缺陷检测等领域。

与传统的狭缝法和光栅衍射法相比，本实用新型提供的装置产生的带状光束具有能量分布均匀、波前准直、能量利用率高等优点。

附图说明

图1为本实用新型的带状光束产生装置的实施例的示意图；

图2为本实用新型的带状光束产生装置在yz方向的平面示意图；

图3为本实用新型的带状光束产生装置在xz方向的平面示意图；

图中：1为激光器，2为第一柱面镜，3为第二柱面镜，4为准直透镜。

具体实施方式

图1所示的为本实用新型的带状光束产生装置的实施例的示意图。该装置包括激光光源1以及设置于该激光光源出光方向的光束整形系统。所述光束整形系统包括沿同一光轴(z轴)依次设置的第一柱面镜2、第二柱面镜3和准直透镜4。第一柱面镜2和第二柱面镜3母线相互垂直且共轭距相等，所述准直透镜4的前焦点与所述第二柱面镜3的后焦点重合。激光器1发出的光由所述第一柱面镜2和第二柱面镜3入射，并由所述准直透镜4出射。

图2所示的是图1在yz方向上的平面示意图。若激光器1发出的光束在y方向的窗口尺寸为b，第一柱面镜2将所述光束在y方向聚焦到F点(此时第二柱面镜3在y方向等效为平板元件)，然后被准直透镜4准直出射。若第一柱面镜2在y方向的焦距为f₂，准直透镜4的焦距为f₄，则出射准直光束在y方向的束宽为bf₄/f₂。

图3所示的是图1在xz方向上的平面示意图。若激光器1发出的光束在x方向的窗口尺寸为a，第一柱面镜2在x方向等效为平板元件，第二柱面镜3将光束在x方向聚焦到F点；然后被准直透镜4准直出射。若第二柱面镜3在x方向的焦距为f₄，则出射准直光束在x方向的束宽为af₄/f₃。

因此，所述的第一柱面镜2和第二柱面镜3将整个光束聚焦到F点。准直透镜4的前焦点与F点重合，通过该准直透镜4可将聚焦到焦点F的光束准直后得到能量均匀分布的准直光束，其形成的光斑在x和y方向的尺寸分别为af₄/f₃和bf₄/f₂。通过合理设计第一柱面镜2、第二柱面镜3、准直透镜4的焦距f₂，f₃和f₄，就可以得到所需要尺寸的带状光束。将第一柱面镜2、第二柱面镜3和准直透镜4的表面镀增透膜，就可实现光束整形系统的能量利用率大于90％。

本实施例中，采用波长为532nm、功率为400mW的半导体泵浦固体激光器。激光器1发出的光束窗口为a＝2mm和b＝2mm；第一柱面镜2的焦距f₂＝25mm，第二柱面镜3的焦距f₃＝5mm，准直透镜4的焦距f₄＝50mm，整形后出射的带状准直光束在x和y方向的尺寸分别为4mm和20mm。