[实用新型]一种产生低散斑环形光束的光学系统

说明书

本实用新型揭示了一种产生低散斑环形光束的光学系统，该系统包括在同一光路上依次设置的激光器、准直扩束系统、第一锥透镜、第二锥透镜和聚焦透镜，激光器输出激光入射准直扩束系统，准直扩束后的激光光束经过光阑限制后，再经过散斑衰减器形成低散斑准直激光光束，低散斑准直激光光束入射第一锥透镜形成交叉的低散斑锥形光束，在交叉的低散斑锥形光束交叉点后设置有第二锥透镜，交叉的低散斑锥形光束入射第二锥透镜形成中空的低散斑柱状准直激光光束，中空的低散斑柱状准直激光光束入射聚焦透镜后在聚焦平面处形成低散斑环形聚焦光斑。该系统可获得低散斑环形光束，适用于精密激光打孔应用领域，该光学系统结构简单，光束能量利用率高。

技术领域

本实用新型涉及一种产生低散斑环形光束的光学系统，属于激光加工技术领域。

背景技术

激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。 激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。

激光加工属于无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料。激光加工柔性大主要用于切割、表面处理、焊接、打标和打孔等。与传统加工技术相比，激光加工技术具有材料浪费少、在规模化生产中成本效应明显、对加工对象具有很强的适应性等优势特点。

自1960年激光器问世后不久，人们就观察到了一种现象：被激光照明的物体，其表面呈现颗粒状结构，这种颗粒状态被取名为激光散斑。这种强度随机分布的散斑图样，可以由激光在粗糙表面反射或激光通过不均匀媒质时产生。因为大多数物体表面对光波的波长（以氦氖激光器为例，λ≈0.6μm）来讲是粗糙的，由于激光的高度相干性，当光波从物体表面反射时，物体上各点到适当距离的观察点的振动是相干的，因此观察点的光场是由粗糙表面上各点发出的相干子波的叠加。因为粗糙度大于光波波长，所以物体各点发出子波到达观察点的位相是随机分布的，相干叠加结果就产生了散斑的随机强度图样──颗粒状。激光散斑具有随机性，无空间参照性，它与无线电收音机的电噪声一样，对激光加工有害的。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种产生低散斑环形光束的光学系统。

本实用新型的目的将通过以下技术方案得以实现：一种产生低散斑环形光束的光学系统，该系统包括在同一光路上依次设置的激光器、准直扩束系统、第一锥透镜、第二锥透镜和聚焦透镜，所述激光器沿光轴Z方向放置，在准直扩束系统与第一锥透镜之间放置有用于对激光光束进行限制的光阑，所述激光器用于产生激光，所述激光器与准直扩束系统间隙设置，第一锥透镜与第二锥透镜对称设置，第一锥透镜的锥角与第二锥透镜的锥角相等，准直扩束系统与第一锥透镜之间设置有散斑衰减器，所述散斑衰减器放置于光学平台上，所述散斑衰减器包括驱动机构、支架和毛玻璃，所述驱动机构上架设有支架，所述支架上等间距设置有用于与毛玻璃连接的连接桥，支架为刚性材质，连接桥为柔性硅胶或弹簧，驱动机构驱动支架高频振动，进而带动连接桥上的毛玻璃跟着高频振动；激光器输出激光入射准直扩束系统，准直扩束后的激光光束经过光阑限制后，再经过散斑衰减器形成低散斑准直激光光束，低散斑准直激光光束入射第一锥透镜形成交叉的低散斑锥形光束，在交叉的低散斑锥形光束交叉点后设置有第二锥透镜，交叉的低散斑锥形光束入射第二锥透镜形成中空的低散斑柱状准直激光光束，中空的低散斑柱状准直激光光束入射聚焦透镜后在聚焦平面处形成低散斑环形聚焦光斑。

优选地，所述激光器为氦氖激光器，氦氖激光器的波长为632.8nm。

优选地，所述聚焦透镜为非球面聚焦透镜。

优选地，所述非球面聚焦透镜的焦距为0.5mm-10mm。

优选地，所述准直扩束系统包括第一准直扩束透镜与第二准直扩束透镜，第一准直扩束透镜与第二准直扩束透镜的焦点重合处放置有空间滤波器。