[实用新型]一种匀化光斑的装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光器光束整形领域，尤其涉及一种匀化光斑的装置及系统。

背景技术

图1为现有技术中激光光束的整形示意图，如图1所示，所示透镜的入射面为等曲率的柱面阵列或球面阵列，出射面可以为平面，也可以为相应的阵列面。由于入射面上的阵列呈均匀分布，因此其对激光束实现了等微分。每个微分单元形成激光束的高斯分布特性相似，光束由出射面出射之后叠加，则形成高斯因子较大的高斯分布（如图1所示，高斯分布光束的能量分布状态为斜坡+平顶+斜坡状态，斜坡为能量过渡的非均匀区），难以形成呈平顶分布的光束。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种匀化光斑的装置及系统，能够在实现扩束的同时，有效地实现光斑的匀化，即将呈高斯分布的光束转化为平顶分布，使得光斑在相应的尺寸范围内，分布更加均匀，并且体积小，重量轻。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供一种匀化光斑的装置，所述装置包括：入射面和出射面；其中，所述入射面包括非均匀排列的微单元阵列，所述微单元阵列用于将入射到所述入射面上的光束进行扩束；所述出射面用于将经所述微单元阵列扩束后的光束出射。

上述方案中，所述微单元为凸面结构；所述非均匀排列为各个凸面微单元之间中心间距相同，曲率半径不同。

上述方案中，所述微单元为凹面结构；所述非均匀排列为各个凹面微单元之间中心间距相同，曲率半径不同。

上述方案中，所述微单元为锯齿形结构；所述非均匀排列为各个锯齿形微单元之间中心间距不同，且夹角不同。

上述方案中，所述非均匀排列的微单元阵列从中间到两侧，曲率半径或夹角由小到大渐变。

上述方案中，所述凹面结构为：凹柱面、或凹球面、或凹非球面；所述凸面结构为：凸柱面、或凸球面、或凸非球面；所述锯齿形结构为：锯齿形柱面、或锯齿形球面、或锯齿形非球面。

上述方案中，所述装置包括透镜。

本实用新型还提供一种匀化光斑的系统，所述系统包括：上述匀化光斑的装置、第一整形装置、以及第二整形装置；其中，所述第一整形装置，设置在光束出光方向上，位于所述匀化光斑装置的前端，用于对光束进行准直和扩束，使得经准直和扩束后的光束与所述匀化光斑装置相匹配；所述第二整形装置，设置在光束出光方向上，位于所述匀化光斑装置的后端，用于对光束进行扩束。

上述方案中，所述第一整形装置的数量为一个或多个，所述第二整形装置的数量为一个或多个。

附图说明

图1为现有技术中激光光束整形示意图；

图2为本实用新型匀化光斑的装置实施例一的结构示意图；

图3为本实用新型匀化光斑的装置实施例一的光路示意图；

图4为本实用新型匀化光斑的装置实施例二的结构示意图；

图5为本实用新型匀化光斑的装置实施例二的光路示意图；

图6为本实用新型匀化光斑的装置实施例三的结构示意图；

图7为本实用新型匀化光斑的装置实施例三的光路示意图；

图8为本实用新型匀化光斑的系统实施例的结构及光路示意图。

具体实施方式

本实用新型的原理是：通过预先设计入射面上中心微单元的曲率半径或夹角、以及渐变方程，设置入射面上的微单元阵列的中心间距、以及曲率半径或夹角，使得所述入射面上的微单元阵列呈非均匀排列形式，即所述非均匀排列的微单元阵列从中间到两侧，曲率半径或夹角由小到大渐变。光束入射到所述入射面上，由所述微单元阵列对光束进行不同程度的微分。光束经所述微单元阵列扩束后，经出射面出射，出射中心区域形成大角度高斯分布，两侧逐渐由大到小的小角度高斯分布，相互补偿叠加实现平顶分布，即实现光斑的匀化。

以下结合附图及具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。

实施例一

图2为本实用新型匀化光斑的装置实施例一的结构示意图，图3为本实用新型匀化光斑的装置实施例一的光路示意图。如图2、图3所示，所述装置的入射面上分布有非均匀排列的呈凸面结构的微单元阵列，所述非均匀排列具体为：各个凸面微单元之间的中心间距相同，曲率半径不同。这里，所述微单元阵列，即各凸面微单元，从中间到两侧，曲率半径由小到大渐变，所述两侧的渐变可以以中心区域呈互相对称，也可以不对称。这里，所述各个凸面微单元之间的中心间距也可以不同，即所述各凸面微单元间距和曲率半径之间呈非线性变化，具体可根据实际需求将曲率变化和间距变化配合设计。