[发明专利]椭圆贝塞尔切割头装置

权利要求书

1.椭圆贝塞尔切割头装置，其特征在于：直接驱动电机(5)通过转接件(4)连接二维平移台(3)，二维平移台(3)通过转接块(2)固定切割头(1)，可驱动切割头(1)旋转和二维平移运动；所述切割头(1)包含沿光路设置的衍射式锥透镜(12)和聚焦镜(13)，将高斯分布的激光束(11)整形为椭圆贝塞尔分布光束(14)。

2.根据权利要求1所述的椭圆贝塞尔切割头装置，其特征在于：衍射式锥透镜(12)元件表面具有微结构，微结构呈环形光栅结构，光栅周期d与锥角γ的关系式为：

d＝λ/sin[γ(n-1)]

式中，λ为激光波长，n为材料折射率；

锥角γ范围是0.5°～20°，对应的顶角范围是179°～140°。

3.根据权利要求2所述的椭圆贝塞尔切割头装置，其特征在于：微结构为G阶的环形光栅结构，G为整数，每个周期内G个台阶的宽度均为d/G，每个周期内G个台阶相对相位依次构成首项0、末项2(G-1)π/G和公差为2π/G的等差数列。

4.根据权利要求2所述的椭圆贝塞尔切割头装置，其特征在于：微结构为G阶的环形光栅结构，G为整数，每个周期内G个台阶相对深度构成首项为0、末项为(G-1)λ/[G(n-1)]和公差为λ/[G(n-1)]的等差数列，n为材料折射率。

5.根据权利要求1或2所述的椭圆贝塞尔切割头装置，其特征在于：衍射式锥透镜(12)的材质为熔融石英玻璃、BK7玻璃或S-LAH64玻璃，室温下，熔融石英玻璃、BK7玻璃和S-LAH64玻璃在1064nm处的折射率分别为1.4496、1.5066、1.7688。

6.根据权利要求3或4所述的椭圆贝塞尔切割头装置，其特征在于：G≥2。

7.根据权利要求1所述的椭圆贝塞尔切割头装置，其特征在于：衍射式锥透镜(12)上镀膜；

椭圆方程，长轴和短轴半径分别为a和ell×a，ell表示椭圆的圆度，0％ell≤100％；

坐标(x,y)处的长轴半径a，

坐标x和y的步长Δ＝d/G，G表示阶数，矩阵长度M为：

R表示衍射式锥透镜元件半径，坐标x和y均由-(M-1)Δ/2为首项、Δ为公差、(M-1)Δ/2为末项的等差数列构成；

椭圆贝塞尔相位Φ，

a∈[0,R]；

转换为直角坐标系，

相位对2π同余，每个周期宽度d内，根据阶数G分为G段区域，每个周期内区域深度构成首项为0、末项为(G-1)λ/[G(n-1)]和公差为λ/[G(n-1)]的等差数列；相位图按阶数拆分为log₂G副图，2、4、8、16阶分别1次、2次、3次和4次镀膜、光刻、刻蚀和清洗制程。