[发明专利]用于生成高功率激光束的光路系统、切割头和设备

权利要求书

1.一种用于生成高功率激光束的光路系统，其特征在于，该系统包括依次设置的光纤密排模块、二元微透镜阵列、4F光学系统，激光光束经所述光纤密排模块传输至所述二元微透镜阵列，所述二元微透镜阵列将所述激光光束整形为平顶光束，所述平顶光束经所述4F光学系统形成预设形状的激光光斑。

2.根据权利要求1所述的用于生成高功率激光束的光路系统，其特征在于，所述二元微透镜阵列的结构与光纤密排模块的结构相同，并镀有增透模，镀膜系数与激光器输出波长相同。

3.根据权利要求1所述的用于生成高功率激光束的光路系统，其特征在于，所述4F光学系统包括第一非球面镜、第二非球面镜以及第一非球面镜、第二非球面镜之间设置的整形模板，所述第一非球面镜包括第一入射曲面和第二出射曲面，所述第一入射曲面与所述第二出射曲面弯曲方向相同；所述第二非球面镜包括第三入射曲面和第四出射平面，所述第四出射平面不改变光束传输方向。

4.根据权利要求3所述的用于生成高功率激光束的光路系统，其特征在于，所述第一入射曲面的面型分布为：

其中，d₁为所述第一入射曲面中心与所述二元微透镜阵列出光端的距离，r为光线在第一入射曲面照射点与中心轴线之间的垂直距离，Z_S(r)为相应照射点处所对应的面型垂度。

5.根据权利要求4所述的用于生成高功率激光束的光路系统，其特征在于，所述第二出射曲面的面型分布为：

其中，z(r)为所述第二出射曲面径向位置r处的面型垂度，n为透镜使用材料的折射率，d为第二出射曲面中心与第三入射曲面中心之间的距离，f(x)为第二出射曲面出射位置r与第三入射曲面入射位置R之间的关系。

6.根据权利要求4所述的用于生成高功率激光束的光路系统，其特征在于，所述第三出射曲面的面型分布为：

其中，Z(R)为第三入射曲面径向位置R处的面型垂度。

7.根据权利要求1所述的用于生成高功率激光束的光路系统，其特征在于，所述光纤密排模块包括：

光纤束，其中，光纤束的光纤参数与发出所述激光光束的激光发生器输出光纤的参数相同，所述光纤束为四边形或六边形，所述光纤束端面经研磨、抛光、镀膜形成有增透膜，增透膜系数与激光器的输出波长一致；

套设于所述阵列光纤的参氟石英管，所述参氟石英管的折射率为1.37。

8.一种激光切割头，其特征在于，所述激光切割头包括激光输出系统和如权利要求1至7中任一项所述的用于生成高功率激光束的光路系统，所述用于生成高功率激光束的光路系统通过所述激光输出系统输出激光光束。

9.一种激光设备，其特征在于，

所述激光设备包括激光发射器以及如权利要求8所述的激光切割头，所述激光发射器发射的激光进入所述激光切割头生成预设形状的激光光斑。

10.根据权利要求9所述的激光设备，其特征在于，所述激光发射器为光纤激光器，所述光纤激光器输出功率范围为1050nm～1100nm。