[发明专利]高功率激光器Donut模式整形装置和整形镜

说明书

本发明公开了高功率激光器Donut模式整形装置和整形镜，整形镜的反射面整体呈中部凸起、外围凹陷形状，所述反射面通过第一母线以一竖直线旋转而成，所述第一母线为一段圆弧线，所述第一母线的曲率半径为4200mm，所述一竖直线穿过第一母线的下端点，所述第一母线的上端点与第一母线的上端点之间的垂直距离为0.00625mm，所述第一母线的圆心角度数为0.04°。Donut模式整形装置，包括：整形镜和高功率射频板条CO₂激光器，所述高功率射频板条CO₂激光器用于输出模式为高斯基模的光束，所述光束输入到整形镜中。本发明适合焊缝宽度较宽的场合。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及高功率激光器Donut模式整形装置和整形镜。

背景技术

高斯基模是各种类型激光器中最典型的输出模式，是激光应用中最常见的模式。但随着激光在各个领域的广泛应用，对激光光束的模式分布提出了许多新的要求。而Donut模式的独特性质，环形能量分布，具有携带和光轴相对应的轨道角动量的能力。在高功率板条激光器加工中，为了减少镜片中央高功率基模高斯光束的损坏，适合焊缝宽度较宽的场合，Donut模式是最佳选择。现有Donut模式的输出系统一般结构复杂，不易加工。

发明内容

本发明的目的：提供了结构简单，易于加工的整形镜及Donut模式整形系统。

本发明解决其技术问题的解决方案是：整形镜，所述整形镜的反射面整体呈中部凸起、外围凹陷形状，所述反射面通过第一母线以一竖直线旋转而成，所述第一母线为一段圆弧线，所述第一母线的曲率半径为4200mm，所述一竖直线穿过第一母线的下端点，所述第一母线的上端点与第一母线的上端点之间的垂直距离为0.00625mm，所述第一母线的圆心角度数为0.04°。

高功率激光器Donut模式整形装置，包括：上述技术方案所述的整形镜，Donut模式整形系统还包括高功率射频板条CO₂激光器，所述高功率射频板条CO₂激光器用于输出模式为高斯基模的光束，所述光束输入到整形镜中。

进一步，所述高功率射频板条CO₂激光器包括：谐振腔、窗口镜、转折镜、球面镜、空间滤波器和柱面镜，光束从谐振腔中射出，依次经过窗口镜到达转折镜，所述转折镜将光束转折并到达球面镜，球面镜一方面对波导方向的光束进行准直，另一方面对非稳方向的光束进行聚焦，焦点处设置有空间滤波器，所述空间滤波器用于消除非稳方向上的旁瓣，所述柱面镜处于非稳方向和波导方向束腰半径相等的位置，所述柱面镜将光束反射至整形镜中。

进一步，所述谐振腔包括：尾镜和耦合输出镜，所述尾镜和耦合输出镜正对设置，所述耦合输出镜将光束输出给窗口镜。

进一步，所述窗口镜为金刚石材质。

进一步，所述高功率射频板条CO₂激光器的输出波长为10.6μm。

本发明的有益效果是：整形镜及Donut模式整形系统结构简单便于加工，且可将基模高斯光束整形为环形能量分布，具有携带和光轴相对应的轨道角动量的能力的Donut模式，减少了镜片中央高功率基模高斯光束的损坏，适合焊缝宽度较宽的场合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是Donut模式强度分布图，其中图1(a)为强度分布三维图，图1(b)为强度分布俯视图；

图2是整形镜的剖面图；

图3是Donut模式整形系统的结构示意图。

具体实施方式