[发明专利]空间多角度传输光束的产生方法和分束装置

说明书

技术领域

本发明属于激光加工及其应用技术领域，主要解决空间多角度传输光束的产生的问题。 

背景技术

20世纪60年代激光问世不久即开始用于小型、精密零件的加工。近年来，激光加工技术进一步发展，一些并行加工等场合，对激光的路数、能量等提出了较高的要求。而在激光的空间角度分布和多路并行上，虽然有一些相对成熟的方法，但是，控制仍然比较复杂，不易进行调节。 

发明内容

本发明的目的是解决现有方法的激光光束空间角度少、能量利用率低、调节机构复杂等问题，依据激光并行加工的要求，提供一种空间多角度传输光束的产生方法及分束装置，该装置可以将两个偏振状态呈45°的连续激光或者脉冲激光，调节成四路具有任意角度出射的激光，且能量利用率高、调节简易。 

首先，本发明提供了一种全息记录角分复用系统中参考光空间多角度传输光束的产生方法，该方法的具体步骤如下： 

第1、将两个偏振状态相互垂直的连续激光或者脉冲激光入射到消偏分光平片（BS₁）进行分束；

第2、在第一消偏分光平片（BS₁）上反射的光束入射到第一延迟线结构（DL₁）和竖直放置的沃拉斯顿棱镜，然后再入射到第二消偏分光平片（BS₂）上并透射；

第3、在第一消偏分光平片（BS₁）上透射的光束入射到第二延迟线结构（DL₂）和水平放置的沃拉斯顿棱镜，然后入射到第二消偏分光平片（BS₂）上并反射；

通过第2步和第3步在第二消偏分光平片（BS₂）的一侧产生了4方向的传输光路；

第4、采用4f系统对第3步产生的4方向的传输光路进行合束，实现了多方向的参考光能在同一成像靶面上进行成像或者加工的目的。

其次，本发明提供了一种实现以上所述方法的双沃拉斯顿棱镜多角度参考光分束装置，该装置包括：

两组延迟线；两片消偏分光平片；一组双透镜会聚系统；其中，

第一消偏分光平片（BS₁），用于将偏振状态相互垂直的超短激光双脉冲分束为两个方向出射的脉冲；

第一延迟线结构，位于第一消偏分光平片（BS₁）的反射光路上，用于调节反射光路的光程，以便于调节两对双脉冲的脉冲间隔；

竖直放置的沃拉斯顿棱镜，位于第一延迟线结构的出射光路上，用于将两个光轴方向相互垂直的脉冲在竖直方向上分开一定的角度；

第二延迟线结构，位于第一消偏分光平片（BS₁）的透射光路上，用于调节透射光路的光程，以便于调节两对双脉冲的脉冲间隔；

水平放置的沃拉斯顿棱镜，位于第二延迟线结构的出射光路上，用于将两个光轴方向相互垂直的脉冲在水平方向上分开一定的角度；

第二消偏分光平片（BS₂），位于两块沃拉斯顿棱镜出射光的交汇处，用于四路光的合束；

由第一透镜和第二透镜构成的4f系统，用于将四路发散的光线会聚。

其中所述的沃拉斯顿棱镜的表面上均镀有增透膜。 

  

  其中，图1结构4具有高度微位移调节机构，因此可以在极高精度下调节光程；

透镜系统能对分束后的光束起到会聚作用，使之对任意的位置进行成像或者加工。

现对任意角度的调节做如下解释： 

设沃拉斯顿棱镜出射的双光束夹角为α，所需汇聚激光夹角为β，则α和β之间满足如下公式，

其中，f₁和f₂分别为第一透镜L₁和第二透镜L₂的焦距。

从式中可以看出，出射激光夹角与沃拉斯顿棱镜出射的双光束夹角和4f系统中的两个透镜的焦距有关。沃拉斯顿棱镜出射双光束的夹角的可调范围很大，4f系统中可选的透镜组的焦距也有很多种组合，因此，本套系统有着大范围的调节空间和简便的调节步骤。从而可以运用在激光技工或者激光记录等各种场合。 

本发明的优点和积极效果：